中国的北斗系统

  北斗系统由同样由空间部分、地面站部分和用户等3部分构成。北斗系统空间部分由两颗工作卫星和一颗备份卫星组成,前二颗工作卫星分别发射于2000年10月31日、l2月21日,随着2003年5月25日,我国成功地将第三颗备份卫星,送上太空并准确入轨,标志着我国已成功建立了自主的卫星导航定位系统??第一代北斗卫星导航定位系统。

  不少媒体在报道这一振奋人心的消息时称第一代“北斗”是“中国的 GPS”,甚至有媒体称其优于美、俄卫星导航定位系统。在公众为此欢欣鼓舞之时,我国专家却明确指出:我国的第一代“北斗”是区域性、有源导航定位系统,与GPS等全球定位系统有较大区别;一代“北斗”不优于GPS,但也有后者没有的长处。一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈芳允先生1983年提出的“双星定位”设想,相比 GPS等投资小、建成快,具有自己的特点。

  用户利用一代“北斗”定位的办法是这样的,首先是用户向地面中心站发出请求,地面中心站再发出信号。分别经两颗卫星反射传至用户,地面站通过计算两种途径所需时间即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同,对所有用户位置的计算不是在卫星上进行,而是在地面中心站完成的。因此,地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息,并负责整个系统的监控管理。第一代“北斗”采用的是有源定位方式, GPS和GLONASS等都是无源定位方式,这是它们根本不同。

  所谓有源定位就用户需要通过地面站联系定位导航卫星,而无源定位是用户直接与卫星联络确定自己的位置。我国采用有源定位是因为单靠少数卫星定位只能确定用户所在的经纬度位置,不能同时得到用户所在地的海拔高度。而地面中心站在获得卫星返回的用户经纬度位置后,可以根据计算机里的数据对应确定用户所在地的海拔高度。

  全球卫星定位系统GPS和GEONASS的主要功能都是定位和授时,应该说,从用户获得这两项服务的便利和精确程度来看,“北斗卫星导航系统”还处劣势。但“北斗卫星导航系统”,也比这两种全球定位系统多了一项功能??通讯。这样的好处是用户不必另携带一套通信设备。这好比登山者不仅仅需要了解自己听在地的时间和位置,与大本营联系也很重要,通过“北斗卫星导航系统”及地面中心站的传输,通讯就不必通过其他的通讯卫星了,一星多用符合我国国情。GPS和 GLONAKS没有设计通讯功能,‘主要原因就在于不需要地面站中转服务的无源定位不能提供通讯服务。但通讯缺点是存在一定风险,如果被敌方锁定通讯者位置后,易遭到攻击。
    “北斗卫星导航系统”是区域卫星导航系统,只能全天候、全天时用于中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统,在全球的任何一点,只要卫星信号未被遮蔽或干扰,都能接收到三维坐标。区域性是我国定位导航系统的技术特点、水平以及国家需求决定的。

  GPS和GLONASS的空间部分是高度在2万千米左右的卫星组成的网络。 GPS的卫星平均分布在6个轨道平面上,GLONASS卫星平均分布在3个轨道平面上,不停地绕地球旋转。这样,在全球的任何位置、任何时间都可同时观测到4颗以上的卫星,通过它们就可以获得高精度的三维(经度、纬度、海拔高度)定位数据。

  “北斗”一号是双星定位,轨道偏高,距离地面3万6千千米,是地球同步静止轨道卫星。之所以要在这么高的高度是因为我们只有两颗定位卫星,不能覆盖整个地球,如果在较低轨道上绕地运行,每天就要有一定时间不能监控我国所在区域。

  我国发展北斗卫星导航系统,不会采取一步到位的方式,我们会在一代的基础上不断补充卫星数,增加其功能,提高其整体水平。” 目前,GPS已发展到第三代,我国将从一代“北斗”的基础直接跨到GPS第二代的水平,这也是二代“北斗”的目标。    发展二代“北斗”的工作比一代要复杂得多,卫星技术、地面站的完善、用户终端的开发、关于原子钟的各项基础研究和应用研究……这是一项长期的系统工程。

  “北斗”一号第三颗卫星的准确入轨和成功定点,为发展我国二代“北斗”的关键技术提供了准备。

  定位精度300米以内。