关于北斗卫星导航系统你需要知道的几个常识
北斗三号最后一颗卫星的发射这几天牵动着大家的心,因为这是一颗“收官之星”,意味着我们国家具有自主知识产权的全球定位系统正式实现“全球覆盖”。
可能大部分人只知道GPS,认为GPS专门指美国的定位导航系统,实际上GPS是一个专有名词,指全球定位系统(Global Positioning System),因为美国最早建成全球卫星定位系统,所以现在大家都默认GPS就是美国的定位系统。
实际上,我们的北斗卫星导航系统实现全球覆盖后,也是GPS,但我们的系统缩写是BDS(Beidou Navigation Satellite System)。
下面我来简单介绍一下我们北斗卫星导航系统的历史:
有没有必要建自己的导航系统
这是非常必要的,因为这直接关系我们的国家安全。在1991年海湾战争的时候,美军利用GPS精确制导导弹的战果令我们解放军印象深刻,哪一天打起战来,如果没有我们自己的卫星导航系统,那么我们的导弹就是个瞎子,根本打不出去。
另外,拥有自己的卫星导航系统,也能为国家的经济发展带来不可估量的好处。北斗系统现已广泛应用于交通运输、公共安全、农林渔业、水文监测、气象预报、通信时统、电力调度、救灾减灾等领域,融入国家核心基础设施,已产生显著的经济效益和社会效益。
目前,全世界主要有四大卫星导航系统,除了我们的北斗卫星导航系统和美国的导航系统,还有欧盟的伽利略定位系统(Galileo)和俄罗斯的格洛纳斯全球导航定位系统(GLONASS)。
北斗卫星导航系统的三个发展阶段
可能很多人不知道,实际上我们的北斗定位系统已经发展到第三代。
第一代北斗系统,官方名称为北斗卫星导航试验系统(也被称作北斗一号),顾名思义,就是用来做实验的。从2000年开始,由三颗卫星提供区域定位服务,主要是在我们国内。直到2012年,北斗一号的最后一颗卫星寿命到期,该第一代系统才停止运作。
第二代北斗系统,官方名称为北斗卫星导航系统(也被称作北斗二号),该卫星系统包含16颗卫星。2012年11月,第二代北斗系统开始在亚太地区为用户提供区域定位服务。主要侧重亚太区域的覆盖。
第三代北斗系统,官方名称还是北斗卫星导航系统(也被称作北斗三号),从2015年中开始建设,计划今年2020年完成全球组网。北斗三号由30颗卫星组成,可以为全球提供定位服务。
目前我们说的北斗定位系统,主要是指北斗三号定位系统。
北斗卫星导航系统由这三部分组成
北斗卫星导航系统主要由空间段、地面段、用户段组成。
空间段即太空中的卫星,其又根据所在轨道位置的不同,划分为3颗静止轨道卫星、24颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。
地面段即处在地面上人可以触摸到的控制管理设备部分。其又分为主控站、注入站和监测站三部分。
监测站用于接收卫星的信号,并发送给主控站,可实现对卫星的监测,以确定卫星轨道,并为时间同步提供观测资料。主控站用于系统运行管理与控制等。主控站从监测站接收数据并进行处理,生成卫星导航电文和差分完好性信息,而后交由注入站执行信息的发送。注入站用于向卫星发送信号,对卫星进行控制管理,在接受主控站的调度后,将卫星导航电文和差分完好性信息向卫星发送。用户段即用户的终端,既可以是专用于北斗卫星导航系统的信号接收机,也可以是同时兼容其他卫星导航系统的接收机。接收机需要捕获并跟踪卫星的信号,根据数据按一定的方式进行定位计算,最终得到用户的经纬度、高度、速度、时间等信息。
北斗卫星导航系统和美国GPS的对比
相信大家更关心我们国家的北斗系统相比美国GPS孰优孰劣,实际上有很多细节是各有优劣的,下面简单总结一下我们的几大优势。
三频信号:即系统无线电波所使用的工作频率,美国GPS使用的是双频信号,我们北斗使用的是三频信号,相对定位的可靠性和抗干扰能力更强。短报文通信服务:即通俗讲就是手机发短信功能,只是它用的是卫星的终端。这个是我们国家卫星导航的原创功能,非常实用,在应急救灾方面可以发挥巨大的作用。境内监控、星间链路:地面段的控制站都建在我们国内,保证了使用安全。实际上要保证全球的定位精度,是需要地面站在全球均匀分布的,所以我们开创性地增加了卫星之间的链路、形成星星组网、星地组网的复杂系统,更高效地互通信息。更加精准:可以提供厘米级的服务,满足共享单车电子围栏需求。另外可以向国际搜救组织免费提供全球范围服务。更加可靠:增加卫星至少60天的完全自主运行能力,大大减少对地面站的依赖。