关于北斗技术细节的几个猜想之一
作者 zeroflag | 2010-01-29 06:49 | 类型 专题分析 | 15条用户评论 »
系列目录 全球卫星定位系统
北斗卫星的发射使得中国具有了自主的全球定位系统，也在tektalk引起了关注。本人大四毕业论文的内容是有关GPS的，所以对此更加有点兴趣。看了北斗的报道以后，引发了我对北斗里面若干细节的兴趣，做了几个小的猜想。不能保证猜想的正确性，算是娱乐一下大家吧。本来想一次发的，后来发现有点长，还是分几次发吧。 声明：本人并没有从事任何和北斗相关的工作，所有素材都来自于互联网和其它公开渠道。 1、北斗的同步轨道卫星是干什么的 在北斗的官方网站上对北斗系统的构成有如下描述：“北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。” （http://www.beidou.gov.cn/2010/01/15/20100115510f45f47f984c489ba2d69406e47ca8.html） 这里面和GPS系统最大的不同就是5颗静止轨道卫星。因为静止轨道的高度太高（35860公里），从这么高的高度发射无线电信号到地面的话，信号强度太弱，用于定位并不好。而且有其他30颗非静止轨道卫星，它们足够覆盖全球，也没必要画蛇添足的搞静止轨道卫星来提供定位信号。所以应该不是直接提供定位信号用的。那么它们是干什么用的？ 第一个想法是，它们可以作为精确定点的卫星，为其他卫星提供定位信息。为别人提供定位的前提是知道自己的准确位置，静止轨道卫星在这点上非常有优势。GPS为了解决这个问题，采用的是精确的星历（也就是几点几分我应该在哪里的信息），并且在卫星上装载了精确的原子钟（精度10的-13次方秒），在GPS信号中包括星历和精确的时间信息，先下载这些信息，再通过解算来首先算出卫星的精确位置，然后再算自己的位置。这也是很多GPS初始定位很慢的原因。而windows mobile系统里面的快速GPS应该就是下载星历，从而提高初始定位的速度。如果可以通过同步卫星的准确位置信息为其他卫星进行定位，那么就不用上面那么麻烦的过程，直接提供自身的准确位置信息和时间信息即可（这里面的时间信息是用于定位的）。可以加快初始定位速度。而且卫星也可以不必装载原子钟，可以极大的降低成本（不说原子钟本身的成本，就是减下来的重量节约的发射成本也是可观的）和系统的复杂度。 但是，同步轨道是一个平面，这样的形状定位并不好。而且只有5颗，这意味着一颗不装载原子钟的卫星一般情况下最多只能看到三颗同步轨道卫星，这对于定位来说是不够的（至少需要四颗，以解算经度/维度/高度/钟差四个变量）。所以觉得这个想法不对。 之后，在把地面站和北斗提供短信息服务的功能联系起来的时候，我觉得我找到了5颗同步轨道卫星的作用——为其他卫星提供和地面站的通讯服务。 由于中国并没有一个全球分布的卫星地面站系统，所以每次发射卫星的时候，都需要远望号们提前一个月出发去南半球提供保障，这也是我们为什么基本上都在冬天发射卫星的原因之一，南太平洋那会天气比较好。正是因为没有分布全球的卫星地面站，那么如果要提供短消息服务的时候，将需要发布的短消息上传到卫星上的时候，就不能同时上传，只能一部分卫星一部分卫星的上传，也不能排除有些卫星的轨道干脆在任何一个现有的地面站都不能看到，所以无法上传的情况。因此通过同步轨道卫星进行中转显然是一个相对简单的通信解决方案。 那么有没有可能不需要同步轨道卫星，而通过其他卫星之间的自行通信（类似于P2P）来解决呢？理论上也不是不可能，但是这样会带来很多问题。首先是服务质量没有保证，无法确定一个信息传遍所有卫星再发布出去的准确时间究竟是多少，这对于高速飞行的接收终端来讲可能是致命的。其次，也会把问题便复杂，如果每一颗卫星都向外广播这些信息的话，考虑一下RIP带来的那些问题就知道了。再次，怎么判断所有卫星都已经接收了某条信息，从而将某条信息从广播中删除呢？也是一个问题。etc… 所以通过同步轨道卫星进行通信中继，应该是基于中国没有全球部署卫星地面站这个现实的一个相对简单可行的地面与卫星进行通信的方式。 另外，同样由于中国没有全球部署的卫星地面站，那么对整个北斗系统工作状态的实时监控，也需要同步轨道卫星进行中继。 此外，这5颗卫星还没有其他作用呢？现在还没想出来，欢迎大家集思广益。 | |
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雁过留声
“关于北斗技术细节的几个猜想之一”有15个回复
把这个加入系列了。
感觉大家对这个话题的兴趣不大，还要继续吗？
挺感兴趣的，indeed。希望继续。Encouraged。
至少首席和主编都在感兴趣，继续吧，零旗。。。鼓励！
而且你要这样想：不评论不回帖，是因为他们不懂。。。
而且你要这样想：不评论不回帖，是因为他们不懂。。。
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确实如此，me就是这样的。
有意思，希望继续
很有兴趣，不过确实不懂，期望一直写下去
第5颗已经打上天了，请加入新文章。
http://tech.sina.com.cn/t/2010-08-01/06484493101.shtml
这个猜想可以继续下去，我很关注！
楼上，谢谢关注，本系列三篇都已经完成，你应该可以看到。
北斗系统的安全性是怎么保证的?
当初中国用导弹干掉一颗报废卫星后,网上说美国的军事卫星大多都是远地轨道的卫星,这样的卫星并不容易被攻击,只有大量的民用卫星才基本都在近地轨道.于此同时,中国的大多数卫星都是近轨卫星,貌似安全性不如人家……….
好多东西，现在中国都停留在“外国有，我也有”的阶段。期望别太高。
中新社北京3月28日电 中国北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士日前表示，2012年左右，“北斗”将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通讯服务能力。
据此间媒体报道，预计今年4月将发射第三颗倾斜同步轨道(IGSO)卫星，成功后北斗卫星系统就可形成区域导航定位能力。
中国工程院院士刘经南表示，完成布网的北斗卫星导航系统，将具备GPS没有的通讯功能。预计2012年左右，北斗卫星的导航可以覆盖亚太区域，北斗导航设备也会进入千家万户。他介绍，“北斗”芯片的价格与GPS相当，通过短报文通信功能，导航设备还可能投入到城市疏堵的工作中。
北斗卫星导航系统工程副总设计师李祖洪研究员介绍，中国建设北斗导航系统，就是为了建立一个与GPS等国际上其他导航定位卫星系统各有特色、兼容共享的系统。目前，国际上包括中国在内，只有美国、俄罗斯、欧洲四套卫星定位系统。
李祖洪说，北斗系统正在加速建设。今年将是系统加快进度的一年，中国正在与全球其他三大卫星导航系统赛跑，2020年左右，将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
能看懂，不回复只是不想灌水。水贴比垃圾短信还恐怖。