北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其應(yīng)用

張雁丘

摘 要

北斗系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)各領(lǐng)域之中，取得了較大的成效，在社會(huì)各領(lǐng)域之中有著極其重要的作用。

【關(guān)鍵詞】北斗系統(tǒng) 系統(tǒng)建設(shè) 應(yīng)用推廣

我國(guó)在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前正按“三步走”的戰(zhàn)略執(zhí)行。第一步已經(jīng)取得了成功，從2002年左右，我國(guó)相繼發(fā)射了三顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，均取得了成功。第二步在2012年前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始為亞太地區(qū)提供以下幾方面的服務(wù)，第一個(gè)是定位服務(wù)，第二個(gè)是導(dǎo)航服務(wù)，第三個(gè)事授時(shí)服務(wù)，第四個(gè)是短報(bào)文通信服務(wù)。第三步計(jì)劃的時(shí)間是在2020年前后，我國(guó)要逐步將北斗系統(tǒng)覆蓋全球。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

為了更好的提升定位系統(tǒng)的性能，我國(guó)研發(fā)制作了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。從以下幾方面進(jìn)行了改進(jìn)，第一方面是導(dǎo)航的體制，第二方面是測(cè)距方法，第三方面是衛(wèi)星星座，第四方面是信號(hào)結(jié)構(gòu)，第四方面是接收機(jī)。我國(guó)計(jì)劃先建設(shè)成區(qū)域性的系統(tǒng)，接下來(lái)逐漸將該系統(tǒng)擴(kuò)展成全球系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)是由以下幾部分組成，第一部分是空間段，第二部分是地面段，第三部分是用戶段。

區(qū)域系統(tǒng)衛(wèi)星星座計(jì)劃是由以下幾部分組成，第一部分是GEO，也就是地球靜止軌道，第二部分是IGSO，也就是地球傾斜軌道，第三部分是MEO，也就是中圓軌道。

全球系統(tǒng)空間段是由以下幾部分組成，第一是部分是5顆GEO衛(wèi)星，第二部分是30顆非靜止軌道衛(wèi)星。而非靜止軌道衛(wèi)星則是由以下幾種衛(wèi)星組成，第一是27顆MEO衛(wèi)星，第二是3顆IGSO衛(wèi)星。在這當(dāng)中MEO衛(wèi)星的軌道高度在21500km，其位置在3個(gè)軌道的面上，軌道的傾角為55度；IGSO衛(wèi)星的軌道高度在三萬(wàn)六千米，位置在3個(gè)軌道的面上，軌道的傾角為55度。衛(wèi)星都是采取長(zhǎng)征系列的運(yùn)載火箭來(lái)進(jìn)行發(fā)射。

地面段主要是由以下幾部分組成，第一部分是主控站，第二部分是注入站，第三部分是若干監(jiān)測(cè)站。主控站的任務(wù)是對(duì)其他監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成任務(wù)的調(diào)度，從而更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制等等。注入站要服從主控站的調(diào)派，完成以下的工作，第一項(xiàng)工作是衛(wèi)星導(dǎo)航電文，第二項(xiàng)工作是差分完好性信息注入，第三項(xiàng)工作是有效載荷的控制管理。監(jiān)測(cè)站的任務(wù)是接受衛(wèi)星信號(hào)，將收到的信號(hào)傳送給主控站，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跟蹤衛(wèi)星以及監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。

用戶段則是由其他終端構(gòu)成的。北斗用戶就有著兼容的功能，能夠?qū)PS以及GALILEO等有著兼容的作用。

1.2 工作體制

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的是RDSS與RNSS集成體制，RDSS也即是衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定，RNSS則是衛(wèi)星無(wú)線電導(dǎo)航，能夠如同GPS以及GALILEO系統(tǒng)一般，為用戶提供一下幾方面的服務(wù)，第一方面是衛(wèi)星無(wú)線電導(dǎo)航，第二方面是位置報(bào)告的服務(wù)，第三方面是短報(bào)文通信的服務(wù)。

1.3 導(dǎo)航信號(hào)

系統(tǒng)在以下B1和B2以及B3這幾個(gè)頻段上發(fā)射以下幾種導(dǎo)航信號(hào)，一種是開放服務(wù)導(dǎo)航型號(hào)，另一種是三路授權(quán)服務(wù)導(dǎo)航信號(hào)。B1是在1559.052至1591.788MHz的范圍內(nèi)，B2的范圍是在1166.22至1217.37MHz，B3的范圍是在1250.618至1286.423MHz。

2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 國(guó)防應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)能夠作用于我國(guó)的國(guó)防建設(shè)上，能夠提升我國(guó)軍隊(duì)的軍事任務(wù)能力。系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，在以下幾方面得到了廣泛的應(yīng)用，第一方面是軍事訓(xùn)練，第二方面是搶險(xiǎn)救災(zāi)，第三方面是邊防執(zhí)勤，第四方面是反恐維穩(wěn)。

2.2 保障電力暢通

電網(wǎng)是一個(gè)非常重大的系統(tǒng)工程，要保障電廠以及變電站設(shè)備的有效運(yùn)行，就一定要保障設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘保持一致。為了使內(nèi)部的時(shí)鐘保持一致，我國(guó)電力系統(tǒng)只能借助于GPS，將其作為授時(shí)手段。隨著我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)成功，我國(guó)結(jié)束了一直以來(lái)依賴于GPS的歷史，解決了時(shí)間同步中的幾個(gè)難題，第一個(gè)難題是可靠的的時(shí)鐘源，第二個(gè)難題是全網(wǎng)時(shí)間同步管理，第三個(gè)難題是遠(yuǎn)程來(lái)實(shí)施監(jiān)測(cè)與維護(hù)。這樣一來(lái)，就能夠非常有效的保障了我國(guó)的電力安全。

2.3 在災(zāi)害救援中發(fā)揮了較大的作用

北斗系統(tǒng)在近些年的災(zāi)害監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要的作用，例如在汶川地震中就發(fā)揮了重要的作用。

在汶川發(fā)生地震之時(shí)，我國(guó)相關(guān)部門立即將北斗一號(hào)終端機(jī)交由給汶川地震區(qū)的救援隊(duì)伍，該終端機(jī)有許多的作用，不僅能接收衛(wèi)星的信號(hào)，還能夠用短報(bào)文來(lái)與指揮控制中心進(jìn)行交流。在監(jiān)控中心的屏幕中，指揮者可以了解每一個(gè)救援分隊(duì)的位置，可以通過(guò)報(bào)文形式來(lái)傳送監(jiān)控的命令。

2.4 自動(dòng)測(cè)報(bào)氣象

為解決無(wú)人區(qū)的氣象數(shù)據(jù)觀測(cè)，我國(guó)有關(guān)部門經(jīng)過(guò)了多年的實(shí)驗(yàn)，研發(fā)制作了氣象測(cè)報(bào)的設(shè)備——北斗終端設(shè)備。如下圖，該設(shè)備很好的解決了我國(guó)氣象局的數(shù)字報(bào)文自動(dòng)傳輸匯集。此外，北斗設(shè)備逐漸的應(yīng)用到了人工影響天氣作業(yè)領(lǐng)域，取得了較好的成效，如圖1所示。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也將得到更好的發(fā)展，在今后的社會(huì)各領(lǐng)域之中得到更加廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而惠及大眾。在今后，我國(guó)的科研人員一定高研究發(fā)展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，讓其在我國(guó)的軍事上、經(jīng)濟(jì)上、氣象預(yù)測(cè)上等等都能夠起到更好的作用，促進(jìn)我國(guó)綜合國(guó)力的提升。

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作者單位

深圳航空有限責(zé)任公司航線三中隊(duì) 廣東省深圳市 518101