北斗卫星导航系统的发展历程

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第一代北斗卫星导航定位系统一代的北斗卫星导航系统属于区域性的有源导航定位系统。特点是投资小、建成快,只需要两颗地球同步轨道卫星(GEO卫星)即可进行导航定位。在有源导航定位系统中,用户终端对两颗GEO卫星发射信号,通过记录时间差和两颗卫星在空间的距离,地面中心站(DEM)通过距离交会法求得用户的平面位置(注意是只有平面位置,没有海拔高程),地面中心站再通过卫星将计算结果告诉用户。以上就是有源导航定位系统的工作原理,不难发现这里面有三个很严重的问题:1、地面中心站承担了很大部分的任务,资源占用高,结果就是用户数量收到限制,无法推广开来;2、用户终端必须发射信号,这在战时很容易就会暴露位置,也很容易使系统失效(只要向卫星发送错误的信号即可);3、计算速度慢,而且进度不高。第二代北斗卫星导航定位系统二代北斗卫星导航系统卫星星座包含14颗卫星,包括5颗地球同步轨道卫星(GEO卫星:通讯卫星,也可用于定位),5颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO卫星:备用卫星),4颗中地球轨道卫星(MEO卫星:定位解算功能)。由于是用伪距单点定位模型进行定位,并不需要地面中心站进行计算,定位解算是在用户终端上进行的,所以用户数量不再受限,于是便能推广开来。但二代北斗并没有抛弃有源导航定位的方法而是作为一种特殊功能保留了下来,只不过一般的接收机不支持这种功能,北斗二号于2013年正式提供服务。第三代北斗卫星导航定位系统三代北斗卫星导航系统理论上包含5颗GEO卫星,3颗IGSO卫星,27颗MEO卫星,总计35颗卫星。与GPS采用六轨星座系统(6*4)不同,三代BDS采用三轨星座系统,每个轨道面9颗MEO卫星,轨道面之间相隔120度均匀分布。正如我们所见,从2017年年底开始,其实已经开始了2017年11月5日中国成功以一箭双星方式发射北斗三号组网卫星,北斗三号卫星将陆续发射,2020年将完成全球化的卫星星座部署,届时将为全球提供导航定位服务。各大高校和系所在北斗卫星导航系统发展中做出了不可磨灭的贡献。参与北斗系统建设的主要还是以航天,中电等集团的研究所为主,院校比较少,国防科大承担了一部分。其他地方院校主要参与了各型号接收机和芯片研制,如清华,复旦,北理,成电等。武大,信工大等参与定轨方面的数据处理,在此疯狂给母校武大打电话。为什么一开始要用有源导航定位系统这种精度不高实用意义不强的技术?这一举动充分体现了中国人无穷的智慧——答案其实是为了占坑,但不是占空间位置的坑,而是占无线电频率坑。实际上所有全球导航定位系统都是使用L波段进行广播,而L波段中效果好的就只有有限的几个频率,国际上规定谁先占用了就归谁。所以先用一代北斗占着无线电频率的坑,然后再慢慢发展。

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