北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统摘要：北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国的GPS，俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统之后的第三个成熟的卫星导航系统。它的建立对于我国的军事和民用领域都有着极为重要的意义，2012年北斗卫星导航系统正式对亚太地区提供服务，预计到2020年实现全球覆盖。关键词：北斗卫星导航系统，GPS,定位，授时一、我们为什么需要北斗卫星导航系统？美国从20世纪70年代开始研制第一代卫星导航系统GPS，经过20余年的研究实验，耗资300多亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗卫星星座布设完成。现在GPS已经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级,民用领域开放的精度约为也已经达到了10米。我国在2012年发布北斗卫星导航服务之前，GPS几乎占据了我国所有领域的导航服务，包括军用领域，即使到现在，民用领域也基本上都使用的是GPS提供的服务，因为北斗系统提供的服务总的来说还不能达到GPS的水平。但是，既然GPS已经能够提供很全面的功能，我们为什么还要花费巨大的资金和时间来研制我们自己的卫星导航系统，甚至在一些领域我们宁愿牺牲定位精度也要使用我们自己的北斗定位系统？我认为这有以下二个方面的原因：首先，我认为我国耗费大量资源也要研制自己的导航系统最重要的一个原因就是国防安全。二战后期，德国向英国发射的V2导弹正式开启了远程弹道导弹打击的先河，二战过后，美国和俄罗斯都从德国带走了大量的人员和物资资源，这对于美俄航天力量的发展起到了极大的促进作用。随着科学技术的进一步发展，各种高精度的武器装备不断出现，比如我国东风系列导弹，歼－20战机等等，这些高的武器装备极大的扩展了作战的空间，提高的战争的效率。但是，这样大范围的作战空间需要解决的一个重要的问题就是我们的飞机应该朝哪个方向飞，我们的导弹怎么才能打的准，简而言之，我们需要为这些武器装备提供一双眼睛，有了这双眼睛，它们才知道目标在哪里。然而，在北斗卫星导航系统之前，我们的这双眼睛是美国产的，这就造成了一个很严重的问题，如果中美之间发生军事冲突，美国破坏了我们的这双眼睛，我们就成了瞎子，这对于现代化的战争是致命的。台海危机之中，大陆曾经向台湾东部海域试射了几枚导弹，头两枚都命中的目标，但是第三枚发射出去过后就不知去向了，据传，这枚导弹正是美国改变了GPS提供的服务才导致其偏离目标。因此，研制出我国自主控制的卫星导航定位系统对于我国的国防完全有着极为重要的作用。其次，导航系统在民用领域的运用潜力也是十分巨大的，我们每个人的日常生活中几乎都离不开导航服务，比如我们的汽车离几乎都有车载导航仪，我们的手机上也是各种导航服务，百度地图，高德地图等等，导航服务极大的方便了我们的生活。因此，这就是一个巨大的市场，我国每年因为使用GPS要向美国支付巨额的资金。二、北斗卫星导航系统的系统构成北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°均匀分布。至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统在西昌卫星发射中心发射了16颗卫星，其中14颗组网并提供服务，分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上），4颗中地球轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上），2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。三、北斗卫星导航系统能够提供哪些服务？北斗卫星导航系统已经能够覆盖范围东经约70°~140°，北纬5°~55°它已经对东南亚实现全覆盖能够提供三个方面的重要服务，第一：短报文通信，北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息，在远洋航行中有重要的应用价值。第二：精密授时，北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。第三：定位，水平精度100米，设立标校站之后为20米（类似差分状态），工作频率：2491.75MHz。军事方面，“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：运动目标的定位导航；为缩短反应时间的武器载具发射位置的快速定位；人员搜救、水上排雷的定位需求等。这项功能用在军事上，意味着可主动进行各级部队的定位，也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统，除了可供自身定位导航外，高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置，并传递相关命令，对任务的执行有相当大的助益。换言之，大陆可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管制及战场管理。民用方面，北斗卫星导航系统可以提供以下服务：个人位置服务、气象应用、道路交通管理、铁路智能交通、海运和水运、航空运输、应急救援和指导放牧。四、北斗卫星导航系统存在的缺陷目前北斗卫星的在轨运行数量为17颗，提供服务的覆盖范围仅限于亚太地区，还不能实现全球定位；其次，在中高纬度地区，由于北斗可见卫星数较少、卫星分布较差，定位精度较差或无法定位；另外，北斗卫星导航系统采用的是主动式定位，需要客户机向卫星发送信息，这在民用上没有问题，但是在军用上一旦敌方检测到信号破解后就很容易暴露己方的位置；最后，北斗所系统容纳的最大用户数为540000户/小时，它提供的是有限服务，卫星要接收到客户机信息并响应后才能定位，如果用户太多可能造成阻塞。参考文献：[1]中国卫星导航定位协会.卫星导航定位与北斗系统应用.测绘出版社.2012[2]百度百科