北斗导航系统是如何定位的?
13页1、北斗导航系统是如何定位的?从来没有那个事物像 GPS 那样改变了人类的生活,你能想象没有 GPS 的生活情境吗?打开 GPS,地球上空的卫星在几分钟之内就会锁定你的位置,它还会告诉你行进的速度、所处位置的海拔高度一切的一切,在习以为常之后,你是否觉得都这些是理所当然?全球定位系统(GPS),最早由美国政府与 70 年代建设,前身是一套专为美军研制的定位系统,出于军用考量,为防止敌方通过定位信号截获美军的位置,定位系统被设定为单向传输,即 GPS 终端只接受卫星信号而不向外发射信号,这一特性也为 GPS 的民用领域奠定了基础。目前,世界上可以提供精确定位的全球定位系统共有四种:美国的 GPS 定位系统、俄罗斯的格洛纳斯(Glonass)定位系统、中国的北斗定位系统、欧盟的伽利略定位系统。目前美国的 GPS 定位系统最为成熟,覆盖面也最广。以美国 GPS 系统为例,主要由三部分组成:空间星座,包括 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星;地面监控系统,包括 1 个主控站、3 个注入站和 5 个监控站组成;用户设备,即 GPS 接收机,主要作用是从 GPS 卫星收到信号并利用传来的信息计算用户的
2、三维位置及时间。24 颗卫星均匀分布在 6 个轨道平面上,即每个平面上 4 颗卫星。各个轨道面都被设定为特定的角度。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻,每个接收机至少可以接收到 4 颗卫星的信号。没颗卫星每时每刻都在向全球播报自己的位置信号。既然 GPS 接收端不向卫星发送任何信息,只是被动的接收卫星数据,而卫星只是在播报自己的位置,那么 GPS 系统是如何通过这些数据来确定用户的位置的?在这里,就不得不提定位系统中的重中之重原子钟与 GPS 芯片。如果 GPS 芯片的作用可以理解的话,但原子钟有什么用?计时工具怎么会和定位有关联?回到定位原理的话题上来,卫星广播自己位置信息时,会附上信息发出的时间,GPS 终端接收到信息后,用当前时间减去发送时间,乘以传播速度(光速),即得出终端与卫星的距离。读懂卫星发来的信息并进行相关运算,这些即是 GPS 芯片的核心功能。而为了能精确的测定接收终端与卫星的距离,在光速确定的情况下,时间必须精准,原子钟就是为了保证时间的精度。因为时间上再微小的误差,在乘以光速之后都会谬以千里。但为什么是 4 颗?根据立体几何知识,三维空间中,三个坐标就可
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