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北斗系统展望

(2012-08-28 12:56:39)
分类: 前沿及领先技术

 

    北斗导航最初出于成本的考虑确定了“双星定位”的技术,通过地面固定坐标站对应双星位置来计算目标位置。北斗一直吹的什么“可发信息的卫星定位技术”“双向定位”其实是无奈之举。所谓应答式其实就是有源定位,定位需求者必须发射信号给卫星,卫星再交给地面站计算,然后再通过卫星反馈给需求者。

 

    北斗卫星导航系统的工作过程是:首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

 

    北斗目前还是双星定位,除了鸡肋的的发信息功能外,缺点从一开始就非常多。

    首先应答式定位必须有一个发射功率足够的机器,此机器发射的信号才能被卫星接收到。因此该北斗定位仪个头不会小,因为需要大的功率发射器件和大容量的电池。目前最小的北斗手持机比GPS手持机至少大一倍。GPS胜在无源,只需接收信号即可,完全无需发射。因此北斗的便携性和电池续航能力很不理想。

 

             北斗系统展望

    其次应答式会有明显的信号延迟,用于民用问题不大,但用于战斗机、导弹的高精度定位就失准了,例如目前沸沸扬扬的中国式“战斧”东海/长剑-10型巡航导弹,没有超高精度的导航不可能成功。巡航导弹的关键地形匹配系统需要极高精度的高度仪,这已经从前些年国宝级海归回国后得到了解决,剩下的就是定位,目前北斗的信号延迟用于弹道导弹可以,但用于高机动性的导弹就不行,没办法精确制导,末段只能惯性、主动探测或激光制导了,准确定大减。导弹用目前的北斗导航还有个关键问题是不能保持无线电静默,就像辆一直响着喇叭行驶的汽车,绝对是谁都看得见。导弹的杀伤力前提是不可探测性,用了北斗导航的弹道、巡航导弹老实说还不如惯性制导,除非打的是菲律宾之流。应答式定位截获信号轻而易举,万一发生战争,所有北斗相关设施和武器都将暴露无遗,美国的反辐射利器“哈姆”一瞄一个准。即使不攻击,要干扰北斗系统也比GPS容易,饱和式信号攻击下必然瘫痪。

 

    应答式因为地面计算数据,还有个用户容量的缺点。北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--》应答系统,用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还要求用户设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此,北斗导航系统的用户设备容量是有限的。北斗一号系统每小时用户数最大54万户。GPS是单向测距系统,用户设备只要接收导航卫星发出的导航信号即可进行测距定位,因此GPS的用户设备容量是无限的。

   

    北斗系统的发展随着经济的强劲而快速发展,当初的高昂预算现在随着技术的进步更主要是钱多都不是问题了。财大气粗的中国北斗系统未来一定会和GPS一样做到无源定位,目前北斗系统在轨卫星13颗,今年计划再发射6颗,中国境内到时就可以做到和GPS一样无源定位了。上述的所有缺点将不复存在,剩下的只是覆盖全球和提高精度。到那时,北斗将真正走上普及之路。而要达到目前民用GPS平均6.2米的精度,估计十年内都不可能。北斗的出现会让用户多一个选择,虽然大多数人还是会选精度更高的GPS。真正受益的是军方。

 

   

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