一、北斗系統簡介
北京時間2003年5月25日零時34分,我國在西昌衛星發射中心用"長征三號甲"運載火箭,成功地將我國自行研制的第三顆"北斗一號"導航定位衛星送入太空。這標志著我國已建立了完善的自主衛星導航系統,對我國國民經濟建設將起到積極作用。
北斗衛星導航系統是我國自主建立的衛星導航系統,覆蓋中國全境及周邊國家地區。它由兩顆工作星和一顆備份星組成。此次發射的第三顆"北斗一號"衛星是備份衛星,前兩顆"北斗一號"衛星分別于2000年10月31日和12月21日發射升空,該系統已經于2001年底開通運行。目前世界上只有少數國家具備了自主建設衛星導航系統的能力。第三顆"北斗一號"衛星成功進入預定軌道,標志著我國自主建設的北斗衛星導航系統全面建立。
北斗導航系統在國際電信聯盟登記的頻段為衛星無線電定位業務頻段,上行為L頻段(頻率1610~1626.5MHz),下行為S頻段(頻率2483.5~2500MHz);登記的衛星位置為赤道面東經80度、140度和110.5度(最后一個為備份星星位)。
與國外的導航定位系統相比,北斗衛星導航系統是我國自行開發研制,具有自主知識產權、自主控制的區域性衛星導航定位系統。它將定位導航與衛星通信集成一體,能夠全天候、全天時提供衛星導航和通信服務。北斗系統具有快速定位、短報文通信、精密授時三大功能,可為服務區域內用戶提供全天候、高精度、快速實時位置服務,定位精度與GPS相當;用戶終端具有雙向數字報文通信能力,用戶可以一次傳送多達120個漢字的短報文信息;具有精密授時功能,可向用戶提供20ns時間同步精度。
目前北斗系統工作穩定,狀態良好,在西部和跨省區運營車輛、沿海和內河船舶的監控救援,水利、氣象、石油、海洋和森林防火的信息采集,通信、電力網絡的精確授時,公安保衛、邊防巡邏、海岸緝私和交通管理的導航通信等方面有廣泛的應用,市場前景看好。
二、常見問題解答
1、北斗衛星導航系統兩顆星如何定位?
北斗系統由2顆地球靜止衛星(GEO)對用戶雙向測距,由1個配有電子高程圖庫的地面中心站進行位置解算。定位由用戶終端向中心站發出請求,中心站對其進行位置解算后將定位信息發送給該用戶。 它的定位基于三球交會原理,即以2顆衛星的已知坐標為圓心,各以測定的本星至用戶機距離為半徑,形成2個球面,用戶機必然位于這2個球面交線的圓弧上。中心站電子高程地圖庫提供的是一個以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。求解圓弧線與地球表面交點,并已知目標在赤道平面北側,即可獲得用戶的二維位置。
2、北斗衛星導航系統有哪三大功能?
快速定位:北斗導航系統可為服務區域內用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務。
簡短通信:北斗系統用戶終端具有雙向數字報文通信能力,可以一次傳送超過100個漢字的信息。
精密授時:北斗導航系統具有單向和雙向兩種授時功能。根據不同的精度要求,利用授時終端,完成與北斗導航系統之間的時間和頻率同步,可提供數十納秒級的時間同步精度。
3、北斗衛星導航系統適用于哪些應用領域?
北斗衛星導航系統可以在服務區域內任何時間、任何地點,為用戶確定其所在的地理經緯度,并提供雙向通信服務。系統可以為船舶運輸、公路交通、鐵路運輸、野外作業、水文測報、森林防火、漁業生產、勘察設計、環境監測等眾多行業以及其他有特殊調度指揮要求的單位提供定位、通信和授時等綜合服務。例如在西部和跨省區運營車輛、沿海和內河船舶的監控救援,水利、氣象、石油、海洋和森林防火的信息采集,通信、電力、鐵路網絡的精確授時,公安保衛、邊防巡邏、海岸緝私和交通管理的導航通信等。
4、利用北斗系統導航定位有何優勢?
北斗應用五大優勢:
同時具備定位與通訊功能,無需其他通訊系統支持
覆蓋中國及周邊國家和地區,24小時全天候服務,無通信盲區
特別適合集團用戶大范圍監控與管理和數據采集用戶數據傳輸應用
融合北斗導航定位系統和衛星增強系統兩大資源,提供更豐富的增值服務
自主系統、高強度加密設計,安全、可靠、穩定,適合關鍵部門應用
5、北斗系統與GPS相比有何特點?
北斗導航系統同時具備定位與雙向通信能力,可以獨立完成移動目標的定位與調度功能;GPS系統本身不具備通信能力,需要和其他通訊系統結合才能實現移動目標的遠程定位與監控功能。
北斗導航系統是區域性導航系統,GPS系統是全球性導航系統。
北斗導航系統由我國自主控制,而GPS系統則是由美國軍方控制。
依據北斗用戶機的應用環境和功能的不同,可以將北斗用戶機分為五類:
基本型:適合于一般車輛\船舶及便攜等用戶的導航定位應用,可接收和發送定位及通信信息,與中心站及其他用戶終端雙向通信。
通信型:適合于野外作業、水文測報、環境監測等各類數據采集和數據傳輸用戶,可接收和發送短信息、報文,與中心站和其他用戶終端進行雙向或單向通信。
授時型:適合于授時、 校時、時間同步等用戶,可提供數十納秒級的時間同步精度。
指揮型用戶機:適合于小型指揮中心指揮調度、監控管理等應用,具有鑒別、指揮下屬其他北斗用戶機的功能。可與下屬北斗用戶機及中心站進行通信,接收下屬用戶的報文,并向下屬用戶發播指令。
多模型用戶機:既能接收北斗衛星定位和通信信息,又可利用GPS系統或GPS增強系統導航定位。適合于對位置信息要求比較高的用戶。
7、北斗導航系統有哪幾種具體應用模式?
北斗導航系統依據用戶的實際應用環境可以有以下應用模式:
小型集團監控應用 —— 移動目標配置基本型北斗用戶機,集團監控中心配置指揮型用戶機和相應的計算機設備及監控軟件,快速構建實用的監控管理應用系統。
大型集團監控應用 ——移動目標配置基本型北斗用戶機,集團監控中心配置北斗天璣指揮所設備,通過地面網絡接入北斗運營服務中心,完成大規模、跨區域的移動目標監控管理和指揮調度。
自主導航應用 —— 利用北斗基本型用戶機、多模型用戶機進行車輛、船舶等的自主導航。
通信應用 —— 利用北斗通信終端,實現點對點、點對多點的通信。這種應用模式適合于各類數據采集和數據傳輸用戶,如水文觀測、環境監測等。
授時應用 —— 利用北斗授時終端,進行通信、電力、鐵路等網絡的精確授時、校時、時間同步等應用。
北斗運營服務系統的信息咨詢和受托研究應用 —— 北斗運營服務系統積聚了大量"北斗衛星導航系統"和GPS系統的導航定位信息,此外,還將積聚了大量運輸和物流信息。通過這些數據和相應的模型可以為用戶提供信息咨詢和受托研究服務。
8、北斗能否成為全球性系統
北斗衛星導航系統由兩顆工作衛星和一顆備份衛星組成,可以全天候全天時提供區域衛星導航信息,在任何時間任何地點確定中國用戶地理位置,實現無縫覆蓋。該系統已經于2001年底開通運行,并為中國經濟發展服務。
據中國運載火箭型號總指揮黃春平介紹,中國的北斗衛星導航系統服務范圍包括中國大陸及東南海域所有地域,屬區域性系統。目前該系統發射三顆星的投資較少,適合中國當前經濟能力和有關方面的需求。根據經濟發展的實際情況,可以考慮發展成為準全球性系統。另據了解,全球性衛星定位系統衛星數量在24顆左右,準全球性系統的衛星數量在6顆左右。
9、第一代北斗系統的缺點在哪里
北斗導航系統的研制成功解決了中國自主衛星導航定位系統的有無問題。它是一個成功的、實用的、投資很少的初級起步系統。此外,該系統的建設并不排斥國內民用市場對GPS的廣泛使用。相反,在該系統的基礎上,還將建立中國的GPS廣域差分系統,可使受SA干擾的GPS民用碼接收機的定位精度由百米量級修正至數米級,可以更好地促進GPS在民間的利用。
但是,北斗導航系統需要中心站提供數字高程圖數據和用戶機發上行信號,從而使系統用戶容量、導航定位維數、隱蔽性等方面受到限制,在體制上不能與國際上的GPS、GLONASS及將來的伽利略兼容。因此,中國還需要在第一代導航衛星系統成就的基礎上發展第二代導航衛星系統,以滿足今后國家對衛星導航應用和長遠經濟發展的需求。
10、北斗的定位精度如何?
在網絡上軍迷們爭論最多的就是北斗系統的定位精度問題。由于北斗系統更多的細節尚沒有正式公布,因此我們無法斷定其精度到底如何?只能從部分公開的資料來進行分析。 在北斗星通公司的網站上,我發現了這樣一段話:……北斗系統具有快速定位、短報文通信、精密授時三大功能,可為服務區域內用戶提供全天候、高精度、快速實時位置服務,定位精度與GPS相當……(
眾所周知GPS對民用的定位精度是百米級,軍用是米級。從北斗的定位原理來看,目前要達到米級是不太現實的,因此基于北斗星通公司的資料,我們可以初步確定,第一代北斗衛星導航系統的定位精度至少應該可以達到百米級。