設萬維讀者為首頁 廣告服務 聯繫我們 關於萬維
簡體 繁體 手機版
分類廣告
版主:白夫長
萬維讀者網 > 軍事天地 > 帖子
簡單科普下衛星導航系統中有源定位與無源定位的區別
送交者: 力挽狂瀾 2016年04月01日19:56:10 於 [軍事天地] 發送悄悄話

    北斗一代(或稱北斗導航試驗系統)是有源定位。因為它採用的是中國獨創的雙星定位原理,即在中國所在經度範圍的赤道上空放兩星靜止軌道衛星,根據這兩星發送信號的時間差可以在地球表面形成一條長長弧線,當然這還不能完成定位。但聰明的中國科學家注意到,地球表面是高低不平的,也就是說那條弧線上各定高低不一樣。如果我們建立精確的地球表面高度數據庫,並知道用戶所在海拔高度,通過對比,就可以知道用戶處在那條弧線上的哪個點。


    可怎麼知道用戶的海拔高度呢?那就得麻煩我們的用戶了,其終端機上裝有海拔高度表(這種便宜的東西手錶上都可以裝上),將實測的海拔高程數據上傳給導航衛星,衛星再把它傳給地面的中心,與那裡的地球表面高程數據庫進行比對和解算,然後再將結果上傳給衛星,衛星再次下傳給用戶,後者的終端接收機上才終於能顯示出正確的定位數據。


    應該說這是中國人一件很漂亮的發明,只花了兩顆而不是24顆衛星的錢,就解決了在國內大多數地區導航定位的需要。而且反正也要上傳高程數據,那麼順便上傳點短消息也是很方便的。但它的毛病你細琢磨就會發現:


    一是這個終端接收機得具備上傳功能,而且是向三萬六千多公里外的衛星上傳數據,因此接收機不可能做得很小,而且射頻功率也不小,很耗電。


    二是它只能給地表的用戶定位,天上飛的就沒辦法了,因為那個隨意的高度數據無法與地表高程數據庫進行對比。


    三是它信號上下兩個回合很費時間,不適合高速運動的物體的及時定位。


    四是在茫茫大海上不易使用,因為那條弧線的海拔都是零。


   五是它在靠近赤道的低緯度特別是靠近赤道的地區導航精度會明顯惡化,因為用戶與赤道上兩顆星拉出的幾何圖形很差,解算精度不佳。。。


    那為何不在赤道上多打幾顆靜止星?沒用的,空間定位的參照點不能排成一條直線。


    但如果有靜止星基礎上加上一個不在赤道上空的衛星不就結了嗎?沒錯!你答對了。但不在那靜止軌道上的星會亂跑。還好有種軌道叫IGSO,即傾斜同步軌道,它跑來跑去也在這個經度範圍內,老毛子就喜歡用這軌道放通信衛星。但它也會跑南邊去,那樣北半球的用戶就看不着了。而且它跑到赤道附近時,基於前述原理一樣會影響導航精度。所以一顆不行,多打幾顆就差不離了。這個成本依然遠低於至少24顆星的GPS。這個,就是印度人現在搞的區域性衛星導航系統的星座安排,也是我們目前北斗已經完成的第一階段區域導航的星座安排。注意,這種系統已經是無源的了,無需用戶再上傳什麼高程信息。


    但這布局的壞處當然就是僅限本地區而無法全球使用了。GPS、GLONASS、伽利略和全建成後的北斗都是全球導航系統,沒別的,就是在中圓軌道上布上至少24顆衛星。其原理都是三星定位,按理利用三顆衛星就可以確定空間中某個點的位置了。但實踐上因為校正時鐘偏差的需要(高速飛行的衛星傳送的信號會有時間偏差),還是要加上第四顆衛星就好解算了。而想做到在地球任何位置都能至少共同看到4顆星,最優化的方案就是在兩萬公里高的中圓軌道上平均分布24顆衛星。


    這當然就更是徹底的無源導航了。衛星們只管廣播式地發送信號,用戶終端接收機收到時就立即能解算出準確的位置。這樣保密、安全、快捷,接收機可以做到指甲蓋那麼大,而且飛機、導彈、炸彈、炮彈上全能用。其實GPS軍事上最大好處就是讓精確制導武器徹底白菜化,這小芯片比任何其它制導裝置都便宜太多了,還更准。而這一切好處,都是以無源導航為條件的。


    這個無源導航說的是衛星導航系統本身無需上傳信號。之所以有人誤會GPS可以有源,是因為某些終端用戶為拓展功能而開發了一些轉發裝置。比如在無法接收GPS信號的封閉空間(比如輪船艙室內),或需要向附近更多客戶分享導航數據的情況,就可以通過一個外設的GPS接收機先“無源地”接收導航信號,然後再通過自身的射頻裝置轉發給其它用戶。網上到處有賣此類所謂“GPS有源接收機”或“GPS有源天線”,嚴格地講,世界上那麼多GPS或其它全球導航系統的地面差分站,還有通過手機蜂巢網絡向不帶GPS芯片的手機提供“定位服務”,不都是屬於這種“有源轉發裝置”嘛。但注意它們是像WIFI一樣轉發給幾十米外的其它用戶,而非像有源定位一樣上傳給兩萬公里外的衛星。


    總而言之,有源定位與無源定位是根據衛星導航系統本身的定位原理而劃分,至於你收到信號以後幹什麼,這跟衛星導航系統本身沒有一毛錢關係。

0%(0)
標 題 (必選項):
內 容 (選填項):
實用資訊
回國機票$360起 | 商務艙省$200 | 全球最佳航空公司出爐:海航獲五星
海外華人福利!在線看陳建斌《三叉戟》熱血歸回 豪情築夢 高清免費看 無地區限制