关于北斗技术细节的几个猜想之三
作者 zeroflag | 2010-02-09 09:15 | 类型 专题分析, 行业动感 | 10条用户评论 »
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4、北斗的卫星地图能否与GPS兼容 地图的兼容性问题其实是一个很有意思的问题。按理说，不管什么地图，经纬度坐标都应该差不多的。但是且慢，不同国家使用的坐标系其实是不同的。美国的GPS使用的是美国的84坐标系，而中国目前主要使用则应该是54坐标系。而本人猜测，北斗使用54坐标系的可能性较大，这是因为长期的积累下来，国内的地图，尤其是军方的地图全都采用的这一坐标系，全部废除再采用其他坐标系的代价太大。 别小看坐标系的小小差异，这会造成最终结果的巨大差异。由于坐标系的不同，则其原点不同，采用的地球椭球模型也会不同，由此，坐标系的误差范围也不同，最终导致得到目标的经纬度坐标会有很大差异。 google了一下，常用的坐标系应该有以下几种：
本人在做毕业论文的时候，曾经在相距不到200米的两个地方分别使用一个GPS接收机和一个GPS+GLONASS双模接收机进行定位测试，结果发现两者的定位坐标差了1分多，如果在赤道上这1分代表可以就是1海里多的差距。分析产生如此大误差的原因，两者的坐标系不同是一个很大的可能性。 此外，尽管84坐标系和54坐标系之间存在着转换模型。但在国内，五万分之一以上分辨率的地图属于国家保密范畴，我们现在使用的GPS地图实际上都加上了一定的干扰误差，再通过系统纠偏来解决保密和实用上的矛盾。因此把GPS地图通过坐标转换，直接移植到北斗上的很可能出现定位不准的问题（在转换的过程中，将干扰误差放大到系统不能纠偏的程度）。 当然也不排除北斗同时兼容两套甚至多套坐标系的可能性，比如对公众服务使用84坐标系，而对授权用户使用54坐标系。但这就要求卫星需要同时提供多套星历，则卫星发送的信息量会大幅度增加，对带宽是一个挑战。当然处于市场的考虑，这么做也不是不可以，问题是，北斗的运营部门的市场化程度究竟有多大呢？ 说来说去，关于这个问题，本人其实不能给出一个肯定或者否定的猜测，只能存疑！ 顺便说说，google的时候还看到了一篇关于84坐标系和54坐标系如何进行转换的论文，个人认为这种论文很有可能属于保密的范畴，发到网上来说不定属于泄密。 5、北斗一号的两颗卫星还用吗 新发射的是北斗二号，其实还有一个前身，就是北斗一号系统。北斗一号是双星定位系统，采用应答方式进行定位。这种方式接收机很难小型化（要和卫星通信，功率小了不行呀），受天气和电磁干扰影响大，应答模式又会暴露使用者自身的位置，并且只能局限于亚太的中低纬度区域才能使用。军事上民用上的实用性都不强。因此北斗一号的实验性很强。但是在特殊时候也有其有点，汶川地震的时候报告一支不知道序列的解放军小型部队已经进入汶川，其实就是根据北斗一号的定位信号了解的。 总的来说，北斗一号和北斗二号定位方法完全不同，系统应该是完全不能兼容的。所以本人认为，北斗一号两颗卫星继续使用的可能性很小。 6、北斗的商业前景如何 严格的说，这已经不是技术细节的猜想了，但是想到了就顺便在这里说说。 北斗的商业前景取决于其接受程度，在民用市场，目前似乎还没有什么放弃GPS改用北斗的理由，尤其是通过google地图一类的网友上传的方式，GPS其实积累了大量的非官方坐标点（比如某个加油站或者公司的坐标之类）。除非国内通过政策手段进行强推。而在欧洲、美国和俄罗斯则必然要面对各国（地区）对自身定位系统的保护问题。加上前面说的地图问题，可以说北斗的商业前景其实并不乐观。 不过这种东西本来也不是赚钱的，GPS尽管形成了巨大的产业链，但是GPS自身是免费的，其运营者本身其实并没有赚到钱。 罗里罗嗦写了三篇了，想到的基本都写上了。本篇算是小结，如果以后有什么想起来的再说吧。实在不行可以学萨大忽悠，先写个上中下，没写完就接着写补，之后还有补之补，补又补之类的名目。感叹一下中华文字的伟大，看是终结的地方，其实依然留有余地。呵呵！哈哈！嘿嘿！ | |||||||||||||||
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雁过留声
“关于北斗技术细节的几个猜想之三”有10个回复
Zeroflag， 你是我同学吗？ 咱俩对个暗号： 09207067.
感谢zeroflag!欢迎补了又补。
早先说美国那边有个女孩破解了北斗的加密系统，这样军方就可以监听到整个通信过程。网上也是炒作了一段时间。
现在看兄台的文章，想问问您了解这女孩破解的是北斗一号还是二号的？
坐标系的转换能有什么保密的，楼主被保密条例框多了
军用地图也是偏差多多，前些年至多也就被叮嘱一下不要公开地名数据
放眼现在市场上的矢量地图，精准的让人惊叹，再加上小日本去年放出来的 30m 高程数据，现在即使有公开的大比例尺地形图我也不会去用
国内总有一些13们老打着国家安全幌子，尽干一些控制地理信息资源谋私利的勾当，巨恶心
“早先说美国那边有个女孩破解了北斗的加密系统”
这个Stanford美女PHD好像还是以前从清华毕业的：
URL: http://www.stanford.edu/~gracegao/GraceGaoJune2009.pdf
URL: http://www.insidegnss.com/node/1373
陈首席应该对她做个专访。
那不行。万一喜欢上我如何收场。。。另外，没必要破解北斗。例如，我没事写Huawei NE5000E的奥秘了吗？陈首席只写了CRS-1嘛。不过从教学的角度，到是可以谢谢5KE。
文中提到：
“The following year, in April 2007, China launched the first medium earth orbiting satellite belonging to their Compass system.
Using her new techniques, Gao blitzed through demodulation of the Compass-M1’s civil codes in all three frequency bands, proved that all Compass-M1 codes are Gold codes, and derived their code generators as linear shift feedback registers. Then she applied the codes in a software receiver for the Compass-M1. ”
看来这MM破解的是北斗一号.
写这条新闻的记者显然不知道通信上的东西，于是就自以为是的把加密解密之类的CS名词按上去。炒作的”破解了北斗的加密系统“实际上是确定和了解北斗的扩频码（spread spectrum codes）。
简单的百科一小下。信息论告诉我们，香农同学提出并严格证明了“在被高斯白噪声干扰的信道中，香农公式为C=Blog2(1+S/N)。式中：C是信道容量，B是信道带宽（HZ），S是信号功率（Watt），N是噪声功率（Watt）。显然，信道容量与信道带宽成正比，同时还取决于系统信噪比。那好，卫星通信显然是恶劣信道，信噪比S/N很低，要保持信道容量C，怎么办？嗯，提高信道带宽B，只要S/N不是零，咱就能放大之。这就是扩频通信。
扩频通信的基本原理是注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。
发射端在天线之前某处链路注入扩频码，这个过程称为扩频处理，经扩频处理后原数据信息能量被扩散到一个很宽的频带内。在接收端相应链路中移去扩频码，恢复数据，此过程称为解扩。显然，收发两端需要预先知道扩频码。
扩频通信最大的好处是抗干扰和阻塞，同时如果信号电平低于噪声基底，还具有保密性。扩频码是比信息率高许多倍的伪随机码。因此，Grace Gao的工作是检测出了北斗卫星通信的扩频码。对于试用阶段的北斗的非军用部分而言（Inside GNSS的报道说明了是Civil系统），这个不算什么，离”破解“还有很大距离，和计算科学上所说的加密更是风牛马不相及。
现阶段这个检测结果的直接好处是可以自己做一个北斗接收机？
To FlyBy：
我应该不是你同学，本人是90年代的本科生，我们那时候还没有09。也是8位，3开头表示本科，后面一位表示入学的年份，再后面是系、班级和学号，呵呵。
To ABC：
我都不知道您说的这事，E文又太烂，应该就是高飞兄说的那回事。
不过有一点很奇怪，北斗一号的覆盖区域应该只有亚太区的中低纬度地区，那个女孩是在哪里测量的北斗信号呢？
1、通过美国的卫星？——不太可能吧！莫非该项目是军方支持的？
2、跑到台湾测量的？——台湾会让一个大陆教育背景的人进行这类活动吗？
3、跑到大陆测量的？——中国政府会允许吗？
4、跑到香港或者澳门测量的？——和3是同样的问题。
To comcat：
不是我保密条例背多了，其实我也知道很多事情都是扯淡。不过做信息安全久了，这根弦比较紧张，看到太多行业内的朋友兄弟被请去喝茶或者吃饭了。
不过，现阶段地图是否应该保密确实是一个需要讨论的问题。
有点意思，Grace Gao是对07发射的第一颗北斗二代卫星信号进行了码分析，利用的是stanford自己的天线，应该是覆盖了那个区域的，估计让一个天仙mm到处乱跑收信号也不合适吧。其实，这颗卫星发射后一个月德国的几个gg就把信号给接收了，且进行了一番分析，比如轨道、编码啥的。应该说这种事后的长时间分析难度还不是太大，当然分析出来的肯定是民码了，军码肯定加密，另外，高mm在分析中也指出了导航码没搞出来，其实这都是正常的。