北斗卫星定位系统-性能大大超过GPS.docx

1月17日，中国成功用长征三号丙运载火箭发射了第3颗北斗二代导航卫星。在此之前中国已建立北斗一代系统，并通过总结其运行经验和缺陷，开始大规模发展北斗二代即北斗卫星导航定位系统。此次成功发射也让今年北斗二代系统卫星的密集发射有了一个好的开端。第3颗北斗导航卫星发射日期一推再推，17日终于发射升空。2010年1月17日凌晨12分零4秒，中国西昌卫星发射中心使用长征三号丙运载火箭成功发射了COMPASS-G1卫星，这是中国2010年的首次发射，也是北斗卫星导航系统的第三颗卫星。早期1991年第一次海湾战争期间，我国观众通过电视屏幕深刻体会了现代战争的高科技特性，在关注爱国者大战飞毛腿之余，GPS这个词也开始第一次进入大众视野。几年过后，GPS系统进入我们的生活，其高精度的定位能力和便利都让熟悉传统定位方式的人啧啧称奇，与此同时同样产生的还有疑问：我们的GPS在哪里？美国早期的卫星定位耗时太长，只能是给核潜艇定位用用。美国海军子午仪卫星导航系统论及GPS的产生，军事需求是无法绕过的话题。洲际弹道导弹发射需要对发射点进行高精度的定位，以保证洲际导弹的精度。早期导弹纯惯导对此要求更高，是货真价实的差之毫厘谬之千里。陆基部署尤其是发射井方式可以实现传统方式定位，而茫茫大洋上的核潜艇则不可能有这样的便利。为此，美国海军开发了子午仪(Transit)卫星导航系统，又称海军卫星导航系统，自1960年4月到最后的发射，总计发射了30多颗子午仪卫星，采用多普勒原理定位。不过子午仪导航系统存在先天缺陷，如不能连续实时导航，只能给出经纬度的二维坐标，用户必须等待卫星飞过头顶才能定位，一次定位需要5~6分钟等。这些对海军核潜艇不成问题，但是对其他军种却是很大的障碍。GPS全球卫星定位系统由24颗卫星组成，定位快且覆盖全面。GPS与GLONASS(格洛纳斯)几经波折，美国第二代卫星导航系统全球定位系统(GPS)应运而生。GPS系统1973年得到美国国防部批准，1994年正式建成。GPS采用RNSS伪距定位原理，导航频率为L频段，24颗卫星分布在6个轨道面上，轨道高度为20330公里，民用定位精度10~100米。在使用时，用户通过终端机接收到附近4颗GPS卫星发出的授时信号，即可计算自己与该4颗卫星的分别距离，从而推算出自己所处的经纬度坐标和高度。美国的冷战对手苏联人同期也建立了基于多普勒原理的圣卡达系统和基于伪距定位原理的格洛纳斯(GLONASS)系统。“格洛纳斯”卫星导航系统计划始于上世纪70年代。这一系统至少需要18颗卫星为俄全境提供卫星定位及导航服务，如要提供全球服务，则需要24颗卫星在轨工作。在俄罗斯完成该系统全部卫星的部署后，其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1.5米以内。但现在俄罗斯因经济困难，所有卫星迟迟未有部署到位，导致定位精度误差较大。北斗一代定位需要终端主动发出定位信号。“双星定位”原理的提出作为一个大国，我国同样也有高精度定位的要求，但是我国底子薄经济技术实力不足，早期很难投入很多资金进行暂时还没有太大用途的卫星定位导航系统。1983年我国陈方允院士和美国普林斯顿大学Gerard K.Oneil博士同时提出了“双星定位”原理。与GPS系统相比，基于双星定位的导航系统可以2颗卫星实现导航能力，所需卫星数量比GPS少得多，虽然在性能上无法和GPS星座相比，但对于无力进行巨额投资的我国却是不错的选择。北斗一代已投入使用1989年，“双星定位”原理进行演示性试验成功。1994年开始工程研制建设，1995年8月ITU公布了ChinaSat 31、32、33的资料。2000年10月31日和2000年12月21日，前两颗北斗一代导航定位卫星发射升空，北斗一代导航定位系统正式开始运行，我国成为第三个拥有卫星导航定位系统的国家。2003年5月25日，第三颗北斗一代导航定位卫星发射成功。解放军装备了一部分北斗手持机(上图)，相比连手机都可接收信号的GPS(下图)，两方差距甚大。北斗一代的缺陷北斗一代导航定位系统就性能来说，和美国GPS与俄罗斯GLONASS相比差距甚大。1、覆盖范围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力，与GPS的全球定位相差甚远。2、定位精度低，定位精度最高20米，而GPS可以到10米以内。3、由于采用卫星无线电测定体制(RDSS)，用户终端机工作时要发送无线电信号，会被敌方无线电侦测设备发现，不适合军用。4、无法在高速移动平台上使用，这限制了它在航空和陆地运输上的应用。当然，北斗一代也有些GPS所没有的优点。例如，具备简短的报文通信功能，具备双向数字报文通信能力，单次最多传送60个汉字的信息。此外北斗一代导航定位系统从原理上说，多路径效应存在都不影响定位精度，受地貌影响不明显等优点，不会有GPS林下无信号的尴尬