北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用綜述(編輯修改稿)
2025-07-26 11:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 功應(yīng)用于森林防火系統(tǒng)，其定位與短報(bào)文通信具有較好實(shí)際應(yīng)用效果。6）在通信時(shí)統(tǒng)方面，成功開(kāi)展“北斗”雙向授時(shí)應(yīng)用示范，突破光纖拉遠(yuǎn)等關(guān)鍵技術(shù)，研制出一體化衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)。7）在電力調(diào)度方面，成功開(kāi)展基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)的電力時(shí)間同步應(yīng)用示范，為電力事故分析、電力預(yù)警系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)等高精度時(shí)間應(yīng)用創(chuàng)造了條件。8）在救災(zāi)減災(zāi)方面，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)的導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信以及位置報(bào)告功能，提供全國(guó)范圍的實(shí)時(shí)救災(zāi)指揮調(diào)度、應(yīng)急通信、災(zāi)情信息快速上報(bào)與共享等服務(wù)，顯著提高了災(zāi)害應(yīng)急救援的快速反應(yīng)能力和決策能力。 “北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成后將為民航、航運(yùn)、鐵路、金融、郵政等行業(yè)提供更高性能的定位、導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn) 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面主控站(控制中心)與標(biāo)校站和用戶終端設(shè)備三大部分組成, 它具有快速二維定位、雙向簡(jiǎn)短報(bào)文通信和精密授時(shí)三大基本功能。該系統(tǒng)基于“二球交會(huì)”原理進(jìn)行定位, 即以2顆衛(wèi)星的已知位置坐標(biāo)為圓心,各以測(cè)定的本星至用戶機(jī)的距離為半徑,形成2個(gè)球面,用戶機(jī)必然位于這2個(gè)球面交線的圓弧上。地面控制中心存儲(chǔ)的電子高程地圖庫(kù)提供1個(gè)以地心為球心,以球心至用戶機(jī)的距離為半徑的球面。求解圓弧線與該球面的交點(diǎn), 并根據(jù)用戶在赤道平面北側(cè)的實(shí)際情況,即可獲得用戶的二維位置坐標(biāo)[3]。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要應(yīng)用特點(diǎn)如下[45] :1) 系統(tǒng)覆蓋我國(guó)全部國(guó)土及周邊區(qū)域 北斗系統(tǒng)是覆蓋我國(guó)本土及其周邊地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),覆蓋范圍為東經(jīng)70176?！?45176。,北緯5176。～55176。,可以無(wú)縫覆蓋我國(guó)全部國(guó)土和周邊海域, 在中國(guó)全境范圍內(nèi)具有良好的導(dǎo)航定位可用性。2) 系統(tǒng)定位、授時(shí)精度能滿足導(dǎo)航定位需要 北斗系統(tǒng)的二維水平定位精度(1δ)為20m(不設(shè)標(biāo)校站區(qū)域100m),雙向授時(shí)精度20ns(單向授時(shí)精度100ns),與GPS系統(tǒng)的民用精度基本相當(dāng),能滿足用戶導(dǎo)航定位和授時(shí)要求。北斗系統(tǒng)的注冊(cè)用戶分為3個(gè)服務(wù)等級(jí),對(duì)應(yīng)的定位響應(yīng)時(shí)延分別為:一類(lèi)用戶5s,二類(lèi)用戶2s,三類(lèi)用戶1s北斗系統(tǒng)具有單向和雙向2種授時(shí)功能,根據(jù)不同的精度要求,定時(shí)傳送最新授時(shí)信息給用戶端,供用戶完成與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)之間時(shí)間差的修正。3) 系統(tǒng)雙向報(bào)文通信功能應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯 北斗系統(tǒng)具有用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間的雙向報(bào)文通信能力。系統(tǒng)一般用戶1次可傳輸36個(gè)漢字,經(jīng)核準(zhǔn)的用戶利用連續(xù)傳送方式1次最多可傳送120個(gè)漢字這種簡(jiǎn)短雙向報(bào)文通信服務(wù),可有效地滿足通信信息量較小、但即時(shí)性要求卻很高的各類(lèi)型用戶應(yīng)用系統(tǒng)的要求。這很適合集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控管理和通信不發(fā)達(dá)地區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸使用。對(duì)于既需要定位信息又需要把定位信息傳遞出去的用戶,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將是非常有用的。需特別指出的是,北斗系統(tǒng)具備的這種雙向簡(jiǎn)短通信功能,目前已廣泛應(yīng)用的國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(如GPS、GLONASS系統(tǒng)) 并不具備。4） 系統(tǒng)有源定位體制使用戶定位的隱蔽性、實(shí)時(shí)性較差,用戶容量受限 北斗系統(tǒng)是主動(dòng)式有源雙向測(cè)距二維導(dǎo)航系統(tǒng), 在地面控制中心進(jìn)行用戶位置坐標(biāo)解算。北斗系統(tǒng)的有源定位工作方式使用戶定位的同時(shí)失去了無(wú)線電隱蔽性,這在軍事上是不利的。另外,北斗系統(tǒng)對(duì)地面控制中心的依賴(lài)性大,一旦其地面中心控制系統(tǒng)受損,系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了。用戶設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī),因此其在體積、重量、功耗和價(jià)格方面遠(yuǎn)比GPS接收機(jī)來(lái)得大、重、耗電與貴。北斗系統(tǒng)從用戶發(fā)出定位申請(qǐng), 到收到定位結(jié)果,整個(gè)定位響應(yīng)時(shí)間最快為1s，即用戶終端機(jī)最快可在1s后完成定位。這1s的定位時(shí)延對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等高速運(yùn)動(dòng)的用戶來(lái)說(shuō)時(shí)間嫌長(zhǎng)。北斗系統(tǒng)適合為車(chē)輛、船舶等慢速運(yùn)動(dòng)的用戶提供服務(wù)。北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位實(shí)時(shí)性較差,對(duì)于高動(dòng)態(tài)載體(如飛機(jī)、導(dǎo)彈等),該缺陷是顯而易見(jiàn)的。北斗系統(tǒng)是主動(dòng)雙向測(cè)距的詢問(wèn))應(yīng)答系統(tǒng),系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問(wèn)信號(hào)速率和用戶的響應(yīng)頻率。因此,北斗系統(tǒng)的用戶設(shè)備工作容量是有限的。北斗系統(tǒng)可為以下用戶機(jī)每小時(shí)提供54萬(wàn)次的服務(wù):一類(lèi)用戶機(jī)(適合于單人攜帶使用)10000～20000個(gè),5～10min服務(wù)一次。二類(lèi)用戶機(jī)(適合于車(chē)輛、艦船使用)5500個(gè),10～60s服務(wù)一次。 “北斗”系統(tǒng)的上述應(yīng)用特點(diǎn),決定了該系統(tǒng)適合在中國(guó)全境范圍內(nèi),在測(cè)繪、電信、水利、交通運(yùn)輸、勘探等使用要求相對(duì)較低的民用領(lǐng)域進(jìn)行導(dǎo)航定位、報(bào)文通信和授時(shí)服
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