尽管中国在卫星导航技术方面起步较晚,但是发展势头很猛。北斗卫星导航系统是我国自己拥有的区域性卫星导航定位系统,不会受制于人,安全性、保密性较强,会对我国国防和国民经济建设起到相当大的积极作用。
此外,日本正准备开发的准天顶卫星系统(QZSS)将为日本及其邻近国家提供与GPS兼容的额外测距信号,印度也在计划建立一个属于自己的、称为IRNSS的区域性卫星定位系统。
1.1.2 卫星导航的组成概况
全球定位系统( GPS )主要有三大组成部分,即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分(见下图)。
图1.1.1 全球定位系统( GPS )构成示意图
空间星座部分
GPS卫星星座的构成 全球定位系统的空间卫星星座,由24颗卫星组成,其中包括3颗备用卫星。卫星分布在6个轨道面内,每个轨道面上分布有4颗卫星。卫星轨道面相对地球赤道面的倾角约为55 o ,各轨道平面升交点的赤经相差60 o 。在相邻轨道上,卫星的升交距角相差30 o 。轨道平均高度约为 20200km ,卫星运行周期为11小时58分。因此,同一观测站上,每天出现的卫星分布图形相同,只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上,同时位于地平线以上的卫星数目,随时间和地点而异,最少为4颗,最多可达11颗。
目前,全球定位系统的工作卫星,在空间的分布情况如图所示。 论文网
图1.1.2 GPS 卫星星座
GPS卫星在空间的上述配置,保障了在地球上任何地点、任何时刻均至少可以同时观测到4颗卫星,加之卫星信号的传播和接收不受天气的影响,因此GPS是一种全球性、全天候的连续实时定位系统。不过也应指出,GPS卫星的上述分布,在个别地区仍可能在某一短时间内(例如数分钟),只能观测到4颗图形结构较差的卫星,因此无法达到必要的定位精度。
空间部分的3颗备用卫星,可在必要时根据指令代替发生故障的卫星,这对于保障GPS空间部分正常而高效地工作是极其重要的。
1.2 我国卫星导航系统的概况
1.2.1 北斗卫星导航系统的发展历程
在上世纪60年代末,我国就开展了卫星导航系统[1]的研制工作,但由于诸多原因而夭折。自20世纪70年代后期以来,国内开展了探讨适合国情的卫星导航系统的体制研究,先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案,以及多星的全球系统的设想,并考虑到导航定位与通信等综合运用问题,但是由于种种原因,这些方案和设想都没能得以实现。在20世纪80年代到90年代,我国就结合国情,科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施设备等;第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号”区域系统);第三步是到2020年,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。
2000年,中国“北斗”导航系统建成运行,成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域,经济效益和社会效益显著。 北斗BOC信号的跟踪算法研究(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_72734.html