网站地图
卫星导航

卫星导航(Satellite navigation)是指 [1] 采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。常见的GPS导航,北斗星导航等均为卫星导航。

采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。利用太阳、月球和其他自然天体导航已有数千年历史,由人造天体导航的设想虽然早在19世纪后半期就有人提出,但直到20世纪60年代才开始实现。1964年美国建成“子午仪”卫星导航系统,并交付海军使用,1967年开始民用。1973年又开始研制“导航星”全球定位系统。苏联也建立了类似的卫星导航系统。法国、日本、中国也开展了卫星导航的研究和试验工作。卫星导航综合了传统导航系统的优点,真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。特别是时间测距卫星导航系统,不但能提供全球和近地空间连续立体覆盖、高精度三维定位和测速,而且抗干扰能力强。

卫星导航系统由导航卫星、地面台站和用户定位设备三个部分组成。

①导航卫星:卫星导航系统的空间部分,由多颗导航卫星构成空间导航网。

②地面台站:跟踪、测量和预报卫星轨道并对卫星上设备工作进行控制管理,通常包括跟踪站、遥测站、计算中心、注入站及时间统一系统等部分。跟踪站用于跟踪和测量卫星的位置坐标。遥测站接收卫星发来的遥测数据,以供地面监视和分析卫星上设备的工作情况。计算中心根据这些信息计算卫星的轨道,预报下一段时间内的轨道参数,确定需要传输给卫星的导航信息,并由注入站向卫星发送。

③用户定位设备:通常由接收机、定时器、数据预处理器、计算机和显示器等组成。它接收卫星发来的微弱信号,从中解调并译出卫星轨道参数和定时信息等,同时测出导航参数(距离、距离差和距离变化率等),再由计算机算出用户的位置坐标(二维坐标或三维坐标)和速度矢量分量。用户定位设备分为船载、机载、车载和单人背负等多种型式。

卫星导航按测量导航参数的几何定位原理分为测角、时间测距、多普勒测速和组合法等系统,其中测角法和组合法因精度较低等原因没有实际应用。①多普勒测速定位:“子午仪”卫星导航系统采取这种方法。用户定位设备根据从导航卫星上接收到的信号频率与卫星上发送的信号频率之间的多普勒频移测得多普勒频移曲线,根据这个曲线和卫星轨道参数即可算出用户的位置

②时间测距导航定位:“导航星”全球定位系统采用这种体制。用户接收设备精确测量由系统中 不在同一平面的4颗卫星(为保证结果唯一,4颗卫星不能在同一平面)发来信号的传播时间,然后完成一组包括 4个方程式的模型数学运算,就可算出用户位置的三维坐标以及用户钟与系统时间的误差。

用户利用导航卫星所测得的自身地理位置坐标与其真实的地理位置坐标之差称定位误差,它是卫星导航系统最重要的性能指标。定位精度主要决定于轨道预报精度、导航参数测量精度及其几何放大系数和用户动态特性测量精度。轨道预报精度主要受地球引力场模型影响和其他轨道摄动力影响;导航参数测量精度主要受卫星和用户设备性能、信号在电离层、对流层折射和多路径等误差因素影响,它的几何放大系数由定位期间卫星与用户位置之间的几何关系图形决定;用户的动态特性测量精度是指用户在定位期间的航向、航速和天线高度测量精度。

导航定位分二维和三维。二维定位只能确定用户在当地水平面内的经、纬度坐标;三维定位还能给出高度坐标。多普勒导航卫星的均方定位精度在静态时为20~50米(双频)及80~400米(单频)。在动态时,受航速等误差影响较大,定位精度会降低。时间测距导航卫星的三维定位精度可达十几米(军用),粗定位精度100米左右(民用),测速精度优于0.1米/秒,授时精度优于1微秒。

北斗卫星导航系统想象图北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns。2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目,1964年投入使用。20世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义:产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。另外一种解释为G/s(GB per s)

1、北斗系统与 GPS 定位系统原理是大体一致的,用的是无源定位,但是细节上有差异。GPS是全球定位,北斗是区域定位;GPS是接收端根据接收到的信号计算位置。

2、坐标系不同, GPS 为 WGS84,北斗系统为 2000 中国大地坐标系。这两个坐标系是可以转换的,只是标准不同。

3、北斗系统还具有短信通讯功能一次可传送多达120个汉字的讯息。在没有电信地面基站的地方,通过它就可以实现发短信。

4、规划的北斗卫星导航系统卫星数为 32 颗,比 GPS 多,因此未来定位导航精度有保障。

5、北斗系统拥有更多的地球同步轨道卫星。 [2]

是实现全球连续、实时、高精度导航,降低用户设备价格,建立导航与通信、海空交通管制、授时、搜索营救、大地测量及气象服务等多用途的综合卫星系统。

12月12日,在2012中国经济年度人物颁奖典礼上,北斗卫星导航系统任务团队摘得“创新奖”。《每日经济新闻》记者注意到,在颁奖词中有这样一句话,“2012年11月,北斗16颗卫星成功发射,随着北斗明年即将投入商用,中国不仅摆脱对GPS的依赖,北斗也将衍生出惊人的卫星定位产业。”这句话透露出北斗卫星导航即将商用这块“大蛋糕”所蕴含的巨大的投资机会。

政策催动千亿产值

资料显示,北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(CNSS),是继美全球定位系统(GPS)和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

该导航系统由空间端、地面端和用户端组成,现已初步具备区域导航、定位和授时能力。

作为国家战略性新兴产业,科技部印发的《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》(以下简称《规划》)明确指出:“十二五”末,导航与位置服务产业要形成1000亿元以上的规模,初步建立5个高新技术产业化基地,培育30家创新型企业,形成10个左右的示范和试验应用。

《规划》中还提到,要面向培育导航与位置服务产业和构建国家定位导航授时体系的重大需求,与北斗卫星导航系统建设协同攻关;加快科技成果转化,拓宽导航与位置服务应用领域;促进北斗卫星导航系统应用与产业化,完善自主的导航与位置服务产业链;形成自主可控的导航与位置服务能力,全面提升我国导航与位置服务产业的核心竞争力。

此外,北斗卫星导航系统也已被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要》16项重大科技专项之一。

据中国卫星[2.50%资金研报]导航定位协会做出的预测,到2015年,中国卫星导航与位置服务产业的产值将超过2250亿元;至2020年,中国将建成北斗全球卫星导航定位系统,届时中国卫星导航与位置产业的用户规模将成为世界第一,产业年产值将超过4000亿元,其中20%的贡献来自出口收入。

将在国内打破GPS的垄断

长期以来,我国在导航领域的关键技术与产量上均落后,使GPS在我国几乎处于垄断地位。数据显示,GPS国内市场份额超过95%,在电力传输、通信、金融等领域,严重依赖GPS提供的精准时间。

据中国卫星导航定位协会咨询中心统计,截至2011年年底,我国“北斗一号”终端社会持有量为10万余套,参与北斗终端研发或销售的企业数量仅为为50~60家,年产值为3亿~4亿元左右;而GPS导航终端2011年的总销售量突破4500万台,产值接近700亿元,参与企业超过6800家。

“虽然目前GPS仍占据国内导航市场的垄断地位,但今后,北斗导航有着巨大的替代需求和市场空间”,一位不愿透露姓名的通信行业分析师向记者表示,由于北斗卫星导航系我国自行研发,一定会得到政府的强力支持。

“首先是安全性考虑,政府或央企将会优先采购北斗产品;此外,政府也会通过税收优惠、财政补贴、相关政策等大力支持北斗产业的发展。”他指出,北斗一定将成为与全球定位系统(GPS)相抗衡的卫星导航系统。

中科院院士杨元喜则更乐观。2012年5月,他在广州市科普大讲坛公开表示,未来北斗的目标是实现80%的中国市场占有率,并力争20%的全球市场。

杨元喜还指出,北斗卫星导航系统对全世界导航的精度、稳定性、可靠性的贡献率可达到23.6%。与GPS相比,北斗的首次定位速度和授时精度都表现出比GPS更好的优越性。北斗卫星导航系统结网完成后,系统用户定位,电文通信和位置报告只需要几秒钟,而GPS首次定位却需要1~3分钟。

利好上下游

多家公司

上述通信行业分析师向记者表示,在北斗卫星导航产业投资标的的选择上,可遵循两条投资思路:一是产业链上游的卫星导航系统建设,即北斗卫星制造、卫星芯片及卫星运营与系统集成;二是产业链的下游,即北斗卫星导航面向大众消费者的导航设备,包括手持、车载导航仪以及相关的应用软件。

北斗卫星导航系统官方网站显示,根据系统建设总体规划,到2020年左右,其将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。届时,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

按照计划,未来还将有19颗北斗卫星发射,以及若干地面基站及相应设备的建设,这对于服务北斗的零件、设备供应商以及运营商而言是一个绝佳的机会。

《每日经济新闻》记者注意到,在A股市场上,与北斗卫星导航上游产业链密切相关的公司包括国腾电子[7.31%资金研报](300101)、北斗星通[1.63%资金研报](002151)、中国卫星(600118)等。

其中,国腾电子主要从事北斗卫星导航关键元器件的生产、北斗系统运营以及部分军用导航设备终端的生产。而北斗星通、中国卫星主要涉及北斗导航的系统集成以及运营服务。

北斗的下游产业则是车载及手持导航定位设备,其中尤以车载导航设备消费者最为熟知。数据现实,截止到2012年6月底,我国汽车保有量已达1.14亿辆,预计到2020年将超过2亿辆。汽车的普及和未来持续稳步增长的趋势,给车载定位市场带来无限商机。

[3]

中新社西昌4月10日电 (记者 陶社兰)中国第八颗北斗导航卫星10日4时47分发射成功。这次发射标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建成,在中国自主卫星导航系统发展史上具有重要意义,标志着北斗系统建设和应用步入新的发展阶段,对中国卫星导航事业发展影响深远。

中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其接受中新社访问时介绍说,第八颗北斗导航卫星是一颗倾斜地球同步轨道卫星,是北斗导航系统组网卫星的第一次发射,也是中国“十二五”期间的首次航天发射。这颗卫星将与此前发射的北斗导航系统多颗卫星构成基本系统(由GEO和IGSO卫星组成),经过一段时间的在轨验证和系统联调后,将具备向中国大部分地区提供初始服务条件。

据知,中国正在积极实施北斗卫星导航系统建设工作,其目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济和社会各行业的广泛应用。

冉承其说,北斗卫星导航系统正按照“质量、安全、应用、效益”的总要求,坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,按照“三步走”发展战略,稳步推进。

第一步,2003年建成北斗导航试验系统,该系统由3颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成,投资少、见效快,具有开机定位快速、支持位置报告和信息交换等特点,可为中国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务,已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域,经济和社会效益显著。

第二步,2012年左右,将建成由十余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统,具备覆盖亚太地区的服务能力,采用无源定位体制,具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。

第三步,2020年左右,建成由30余颗卫星组成,覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,系统性能达到同期国际先进水平。

他并称,北斗卫星导航系统将提供高质量的卫星导航服务,包括开放和授权两种服务类型。开放服务将面向大众用户免费提供高可靠性的定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/ 秒,授时精度10纳秒;授权服务面向专业用户提供更高精度的定位、测速、授时、短报文通信、差分服务以及系统完好性信息服务。

“根据系统建设计划,今明两年中国将陆续发射多颗北斗导航卫星,完成北斗区域卫星导航系统建设。同时,将推广卫星导航在各行业的广泛应用,特别是建立和完善中国卫星导航产业支撑、保障与推广体系,促进卫星导航产业的发展,促进卫星导航在国民经济和社会各领域的广泛应用。”冉承其说。

冉承其强调,为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务,推动世界卫星导航系统的发展,中国愿与世界各卫星导航系统开展合作与交流,积极探讨在导航标准制定、科学研究、应用发展、兼容与互操作和系统完好性等方面的合作。

[4]


相关文章推荐:
导航卫星 | 定位 | 海洋 | 美国 | 卫星导航系统 | 苏联 | 法国 | 日本 | 中国 | 被动式导航定位 | 导航卫星 | 时间统一系统 | 定时器 | 卫星轨道参数 | 曲线 | 通信系统 | 每日经济新闻 | 中国卫星 | 资金 | 金融 | 大众 | 资金 | 北斗星通 | 资金 | 汽车 |
相关词汇词典