中国北斗一号的技术特点

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系列目录 全球卫星定位系统

  1. 谈谈全球卫星定位系统GNSS
  2. 欧洲的伽利略计划:至今还是无底洞
  3. 俄罗斯的全球定位系统GLONASS也岌岌可危
  4. 美国的全球定位系统GPS
  5. 北斗卫星导航定位系统
  6. 中国北斗一号的技术特点
  7. 北斗二代的进展:我国将于2009年前后连续发射12颗“北斗”卫星
  8. 联合国卫星导航委员会:大国玩家的俱乐部
  9. 我国成功发射第二颗北斗二代导航卫星
  10. 中国第三颗北斗导航卫星发射升空
  11. 北斗第三颗星成功定点,以及坊间流传的后续发射计划
  12. 关于北斗技术细节的几个猜想之一
  13. 关于北斗技术细节的几个猜想之二
  14. 关于北斗技术细节的几个猜想之三
  15. 首次官方公布时间点——孙家栋:中国北斗系统2020年覆盖全球
  16. 我国第四颗北斗导航卫星发射升空
  17. 我国在西昌成功发射第五颗北斗导航卫星
  18. 北斗第六星西昌11月1日成功发射
  19. 北斗接收机的在线用户分布
  20. 北斗第七星,2010年长征最后一次发射
  21. 探秘中国北斗导航卫星:最高机密到民用历时20年【全文转载】
  22. 北斗第八星上天,北斗区域系统基本建设完成
  23. 北斗第九星上天,“十二五”期间中国民航将逐步使用北斗导航
  24. 北斗第十和第十一颗导航卫星分别于2011年12月以及2012年2月顺利发射
  25. 北斗第十二、十三星:长三乙一箭双星
  26. 欧洲伽利略据称将加快系统布局——2015年实现24颗卫星在轨
  27. 这个狠:解放军信息工程大学测绘学院教授许其凤详解北斗
  28. 长三乙,一箭双星,北斗十四和十五号星上天
  29. 2012年最后一次北斗发射,长三丙送第十六颗北斗星升空

在这次四川汶川大地震的救援过程中,中国动用了北斗一号卫星导航系统从而使得各部队通过卫星电话和北斗一号终端机等可以恢复和建立通信系统。下面是笔者摘抄的一些关于北斗一号的一些技术特点并与美国的GPS系统做相应的比较。

1、覆盖范围:北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°,北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颖)。

2、卫星数量和轨道特性:北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道,绕地球一周11小时58分。

3、定位原理:北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算,供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题,一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

4、定位精度:北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m,C/A码目前己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。

5、用户容量:北斗导航系统由于是主动双向测距的询问–应答系统,用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还要求用户设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此,北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统,用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS的用户设备容量是无限的。

6、生存能力:和所有导航定位卫星系统一样,“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作,但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多,因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性,GPS正在发展星际横向数据链技术,使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续工作了。

7、实时性:“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统,中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控制系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。此外,“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点,其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。

综上所述,北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区,赤道附近定位精度差,只能二维主动式定位,且需提供用户高程数据,不能满足高动态和保密的军事用户要求,用户数量受一定限制。但最重要的是,“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导航系统,它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位,解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。它是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。此外,该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。相反,在此基础上还将建立中国的GPS广域差分系统。可以使受SA干扰的GPS民用码接收机的定位精度由百米级修正到数米级,可以更好的促进GPS在民间的利用。当然,我们也需要认识到,随着我军高技术武器的不断发展,对导航定位的信息支持要求越来越高。北斗导航系统仅是我国近期满足四化建设需要的自主简易导航系统,因此,我们必须在发展“北斗一号”的基础上,借鉴国外GPS、GLONASS的成功经验,开发我国二代卫星导航系统,我们有理由相信,在不久的将来,具备先进性、适用性、军民两用、抗干扰性、抗继毁性等特征的,适合我国的国情的“北斗二号”将会展现在大家面前,更加完善的我国卫星导航系统也必将建立。

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雁过留声

“中国北斗一号的技术特点”有5个回复

  1. davyzn 于 2010-12-21 8:44 上午

    我认为北斗系统的设计思路是一个可以基于GPS的系统,也就是说整个系统可以寄生在gps上。
    这篇文章讲到北斗很多相对于GPS系统所存在的弱点,但是我们如果换个角度看问题,这些弱点其实就不是弱点了。举例来说,如果我们的北斗接收机既能接收北斗的信号,又能接收gps的信号,那么在平时完全可以使用gps为主信号;而在战时,美帝可以对gps信号进行加密或加扰,这是就可以使用北斗的信号,而且更进一步地考虑,我们完全可以通过一部分处于战区的手持设备将接收到的gps信号与北斗信号进行比对,两者就相于明文和密文,把明文和密文都发送回后方的北斗控制中心用超算系统对gps的密钥进行破译应该不是难事,然后控制中心再将目标区域的gps密钥对北斗终端进行广播发布,然后北斗手持终端就可以在一个破译周期里继续使用gps为主,北斗为辅的快速定位了
    !我相信北斗系统之所以要设计成具有通讯能力的系统,能以上述的工作模式运行也是重要原因之一。

  2. 过客 于 2010-12-21 5:50 下午

    不懂具体技术,随便讨论一下。现在手机( 不带GPS功能的手机)就提供粗略的位置服务,只要各基站的大地坐标足够精确,这个不难做到。中移动就提供这个服务,其他运营商不清楚,手机信号覆盖不到的肯定不行了。其数学原理都很简单,高中数学就能搞定吧。

  3. 过客 于 2010-12-21 5:51 下午

    位置服务,发个短信,费用就是4毛钱,很简单。

  4. 天外有天 于 2010-12-22 6:28 下午

    海洋上,沙漠里能用位置服务吗?

    战时能用位置服务吗?

  5. gps 于 2012-05-17 5:27 上午

    我发现这个网站很好额,文章都极具看点