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各有千秋的卫星导航定位系统

时间:2013-02-08 21:04来源:少年月刊 作者:程醉 点击:

                                          

     卫星导航系统可以在任何时间、任何地点为地面上的用户提供准确的导航定位信息,具有巨大的经济和社会效益,拥有自己独立的卫星导航系统也是一个国家综合国力强弱的具体表现之一。目前,全世界只有极少数几个国家拥有研制卫星导航定位系统的能力。除了众所周知的美国“GPS”和俄罗斯的“格洛纳斯”系统之外,欧洲的“伽利略”系统和我国自行研发、拥有全部知识产权的“北斗星”系统也逐渐崭露头角。

 

排头兵——美国“GPS”

     

     美国的“GPS”卫星导航定位系统是人类第一个卫星导航定位系统,也是目前全世界范围内应用最广泛的卫星导航定位系统。

    "GPS"系统的研制始于1973年,在1991年海湾战争中第一次投入实战。在其后的一些实战中,美国军方渐渐发现了“GPS”系统存在的一些毛病,诸如抗干扰能力差、定位精度较低等等,于是投入巨资开始对“GPS”系统进行升级换代。根据美国方面发布的消息显示,到2015-2020年其最新研制“GPS-3”系统将正式投入使用。根据美国人的设想“GPS-3”将比“GPS”信号发射功率提高100倍,抗干扰能力提高1000倍以上,定位精度更能精确到0.2-0.5米的范围之内。

     就目前各国的卫星定位系统的技术水平和实用情况而言,它仍然占据着全球卫星定位系统的龙头地位。

 

奋起直追——俄罗斯“格洛纳斯”

 

    "格洛纳斯"系统于1975年由前苏联军方开始研制,1982年发射了为该系统服务的第一颗卫星。但是,直到13年后的1995年底,俄罗斯才完成了“格洛纳斯”系统的全部卫星发射。

    由于受到俄罗斯国内经济不景气的影响,从1995年部署完毕之后,“格洛纳斯”系统就一直没有得到维护。所以到2001年时,该系统只有6颗卫星还能够正常运行,整个系统基本处于瘫痪状态。

    从2003年开始,经济逐渐复苏的俄罗斯陆续发射了6颗“格洛纳斯-M”卫星,以弥补其被损坏的卫星的作用。

    2007年初,“格洛纳斯”系统再次投入运营。由于受卫星数量的限制,该系统只能对俄罗斯境内进行卫星导航及定位服务。“格洛纳斯”系统使用的是前苏联地心坐标体系(PE-90)和莫斯科标准时间。这些标准的设置都和美国的“GPS”系统不兼容,体现了俄罗斯军方要求“格洛纳斯”系统完全独立的目的。

 

赶美超俄——欧洲“伽利略”

  

   "伽利略"系统是由欧盟提出的一个完全民用化的卫星导航定位系统,2002年正式启动,预计到2011年全部完成,到时候该系统将覆盖全球,并且该系统用户还可以同时收到“GPS”系统、“格洛纳斯”系统以及我国“北斗星”系统的信号,当然,这些服务都是要收费的。

     由于“伽利略”系统立项的时间比较晚,所以该系统的研制过程中采用了大量的高新技术。“伽利略”系统的预期使用效果将大大优于美国和俄罗斯的两大导航定位系统,特别是在抗干扰能力上有显著的提升。

     为了吸引更多用户,“伽利略”系统在定位精度方面也提出了更高要求。据称,“伽利略”系统的定位精度将达到10米左右的范围。

 

后起之秀——中国“北斗星”

    

     1994年1月,因为有在测绘、电信、勘探、森林防火、国家安全等诸多方面的需要,我国正式立项研制“北斗星”区域性卫星导航定位系统。

     根据计划,“北斗星”系统将由5颗静止轨道卫星和3颗非静止轨道卫星组成。这一系统和美、俄两国的卫星导航定位系统最大的区别在于工作原理迥然不同。“北斗星”系统的用户首先要发射需要定位的信号,然后通过卫星转发到地面控制中心,地面控制中心测算出位置后再通过卫星发给用户。所以,“北斗星”系统实际上是双向的,同时具备了定位和通信的双重功能。

     运营后,“北斗星”系统将同时提供开放式和授权式两种服务。开放式服务将在“北斗星”系统服务区内向所有用户免费提供导航、定位、测速和授时等服务,定位精度将达到10米之内的范围。    

     2000年12月、2003年5月、2007年2月,我国已经成功将3颗“北斗星”系统的工作卫星送入预定轨道,标志着该系统日趋完善。2008年,我国的“北斗星”系统已经开始逐步满足中国及周边国家对卫星导航定位系统的需求。

本文登载于2009年7.8期《少年月刊》小学高年级版

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