1、基于北斗卫星技术的数字地质调查系统研发
将“北斗一号”导航卫星系统与数字地质调查系统相结合,是我国卫星技术在野外地质调查领域的典型应用。一方面,“北斗一号”导航卫星系统的引入完善了数字地质调查系统功能,使其具备了通信功能,增强了系统的信息服务与安全保障能力;另一方面,数字地质调查系统的广泛应用为“北斗一号”导航卫星系统的推广提供了技术和硬件基础,有利于其在地质调查领域扎根和快速发展。
系统集成与研发的总体思路是在软件和硬件方面将“北斗一号”导航卫星系统技术与数字地质调查工作流程深度融合。软件方面,在地质调查的野外数据采集、室内数据整理和管理调度等各个环节中,将“北斗一号”导航卫星系统的定位、通讯和监控功能与成熟的数字调查软件系统集成,包括3个子系统:①数字填图野外数据采集系统(RGM ap);②数字地质调查信息综合平台(DGSInfo);③GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统。
一、数字填图野外数据采集系统(RGM ap)
数字填图野外数据采集系统(RGMap)适用于野外作业的移动结点,运行于掌上机中。系统支持北斗蓝牙移动模块和大部分种类的北斗移动一体机(要求屏幕尺寸不小于3.5寸,操作系统为Windows Mobile或Android系列)。其中,北斗蓝牙模块通过蓝牙功能与程序连接,一体机中的北斗模块通过串口直接与程序连接。由于掌上机存储的数据量较小,并考虑到便于用户从外部编辑,系统采用xml文件存储北斗数据。系统功能框架见图6-17。
图6-17 RGMap数字填图系统北斗信息管理模块功能框架图
系统功能模块分为基本功能、安全保障相关功能和主动响应功能等部分,除具备基本的北斗卫星定位与通信功能外,系统充分结合GIS、GPS和手机通信,为野外地质调查人员提供实时位置服务、通信服务和安全保障服务。
.1“北斗一号”与GPS双模式位置报送机制
位置报送是“北斗一号”导航卫星系统为野外地质工作提供的一项重要功能,使得野外地质调查人员不仅能够知道自身所处的位置,并且能够将此位置信息告知他人,是实现野外工作实时监控和安全保障的基础。位置报送需要先进行定位,再通过北斗短信的方式将位置信息发送到指定的结点。由于“北斗一号”导航卫星系统自身的定位功能有所限制,如信号强度不高、定位受频度限制(一般民用卡的频度为1分钟,即每分钟可定位一次)等,系统采用了GPS与“北斗一号”卫星系统组合应用的方式,实现了利用1个频度报送位置的功能。
2.紧急短信的快速发送
用户可预先设置紧急短信发送的地址列表以及短信内容,在紧急情况发生时一键式报警。紧急短信按照地址列表中的顺序逐个发送,用户可对地址的优先级进行调整。由于野外驻地是最方便展开救援的结点,一般将其地址设在首位。紧急短信界面如图6-18所示。
3.北斗终端与手机的短信互通
通过指挥结点服务器的转发,实现北斗终端与手机的短信互通,在无手机网络的艰险地区也可以与外界保持实时沟通。北斗终端向手机发送短信时,系统会在短信前自动增加命令头“#PM[手机号]#”(图6-19),然后以自发自收的方式发出短信,当服务器监收到该短信后,即通过手机猫向该手机号码转发短信内容和北斗卡号:手机回复短信时,须编辑短信头“B[北斗卡号]M”,再加上短信内容一起回复到服务器的地址,由服务器完成向北斗终端的转发。流程如图6-20所示。
图6-18 RGMap北斗紧急短信
图6-19 RGM ap编辑手机短信
图6-20 北斗与手机短信互通流程
4.信息查询服务
目前包括单位公告信息查询和区域预警信息查询两项功能。单位公告信息查询功能可使野外地质调查人员方便地查询主管单位的最近公告(图6-21),以便掌握最新的工作动态。区域预警信息查询功能通过在指挥结点建立区域基础信息数据库,包括工作区域的预警、地质背景和地理人文等信息,方便野外地质调查人员进入陌生区域时进行查询。
图6-21 RGMap公告信息查询
二、数字地质调查信息综合平台(DG SInfo)
数字地质调查信息综合平台(DGSInfo)适用于野外驻地或者省级地调院等中小型固定管理结点,同时具备北斗移动终端的所有功能和北斗服务器管理程序的部分功能。程序通过串口访问北斗设备,既可以连接北斗普通指挥机(下辖100用户),作为简单的管理结点使用,也可以连接北斗车载机、蓝牙模块等,作为移动终端使用。
系统由北斗设备获取数据,采用Access数据库存储数据,功能模块分为基本功能、北斗信息综合查询功能和北斗信息可视化功能等部分。具体功能及说明见表6-1,系统指挥监控界面见图6-22。
表6-1 DGSInfo北斗监控指挥系统功能列表
图6-22 DGSInfo北斗监控界面
北斗控制台(图6-23)是DGSInfo利用“北斗一号”导航卫星系统实现指挥和监控的核心工具。通过北斗控制台,用户可方便地实现下辖终端位置和短信的监控,可与其进行实时短信交流,并支持历史数据的查询和浏览。
图6-23 北斗控制台
1)信息有效时间设置:控制当前显示信息的有效时间,可设置时间值和时间的单位(mhi/h/d)。
2)图面信息刷新:可选择自动刷新和手动刷新两种模式。
3)当前显示用户:按照有效时间查询出用户定位信息。注意,此处为用户最新定位信息,故每个用户仅对应1条记录。
4)短信:按照有效时间查询出用户短信信息。可联动图面点,也可回复任意一条短信。
5)北斗事务队列:将北斗未执行的任务记录到队列中,频度允许后自动顺序执行。可对事务队列进行“暂停”、“删除”和“清空”等操作。注意:北斗事务进入队列分为主动和被动2种模式。“主动”事务是指本机直接操作产生的事务,如本机定位,本机通信,本机主叫其他用户等:“被动”事务是指其他用户发送的服务请求,如其他用户的最近用户查询、其他用户对本机的主叫查询等。程序中默认“主动”事务优先级较高,因此将插入队列最前,优先处理;“被动”事务优先级较低,将堆栈到队列末尾,等待频度,按顺序处理。
6)全国图查看:在所辖用户信息超出本图幅范围时,可利用此功能在弹出的全国图(1∶5000000)中查看。
7)恢复默认配置:将对话框中的某些配置恢复到系统默认值。
数字地质调查信息综合平台(DGSInfo)集成北斗功能后,主要可用于野外项目的实时交流与指挥调度,从而实现驻地对野外作业人员监控和安全保障,并且对保证野外工作进度和质量有一定的促进作用。
三、G SIG rid野外地质调查管理服务与安全保障系统
GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统主要通过北斗卫星(定位、通信)技术,基于中国地质调查信息网格(GSIG rid),在地调局、大区中心或野外工作站等固定结点实现对移动结点的移动轨迹和通讯信息实时监控,并能与野外驻地和移动目标进行互动通讯,实现现代化的生产调度和管理服务。同时利用中心结点丰富的数据资源,为野外地质调查人员提供查询服务,为突发事件应急处置的管理与决策提供数据支持。
系统采用B/S架构,以W eb三维地球为表现形式,地理地图引用国家测绘局发布的天地图,北斗信息数据采用Oracle数据库管理,主要功能包含实时监控(定位、通讯)人员信息查询、北斗历史信息(定位、通讯)查询、路线追踪、紧急搜救和交互通讯以及路径分析等(图6-24)。
GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统功能设计结构见图6-25。
图6-24 GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统监控指挥功能
图6-25 GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统功能设计结构图
由图6-25可以看出,系统的功能构成大致可以分为两部分:①北斗信息管理系统:②GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统。其中每个系统按照功能类型又可以划分为多个功能模块。
北斗信息管理系统按照功能类型可以划分为设备管管理模块、数据库管理模块和综合服务三个模块,如图6-26所示:
1)设备管理模块:该模块主要包含北斗指挥型用户机的串口连接、状态信息查看和信号强度查看等功能。实现对硬件设备信息的管理。
2)数据库管理模块:主要实现数据库创建和表信息的管理功能,主要包含:①北斗监控数据的接收和存储,将指挥机监听到的下属用户的北斗信息存储到北斗信息数据库中。②单位、人员和卡号信息管理:实现单位信息、用户信息、北斗设备卡信息的添加、删除更新、卡与人员绑定等功能,如图6-27所示。③公告信息管理功能:实现单位公告信息的添加、删除、更新等功能。④区域信息管理功能:实现单位区域信息,包括区域预警信息、区域地质信息和区域人文信息等信息的添加、删除、更新等功能。
图6-26 北斗信息管理系统功能设计图
图6-27 单位、人员和卡号信息管理界面
3)综合服务模块:该功能模块充分利用下属用户的定位信息和中心结点丰富的数据资源,为用户提供人性化服务。主要包括:①最近用户查询服务:解析下属用户最近用户查询请求中的包含的当前坐标位置,根据指挥结点数据库中存储的其他用户的位置信息进行空间分析,并将查询的结果,包含最近用户的卡号、姓名和单位等信息以北斗短信的方式发送给服务请求用户。②区域信息服务:解析下属用户区域信息查询请求中包含的当前坐标位置和查询数据类型,根据指挥结点数据库中存储的区域信息获取查询用户所处区域的预警信息、地质信息和人文信息并通过北斗短信的方式发送给查询用户。通过该功能可以在一定程度上做到安全防范,避免安全事故的发生。③公告查询服务:用户通过公告查询可以在无常规移动通讯信号的盲区及时了解单位的动态。④手机短信转发服务:利用北斗一号指挥机和手机短信转发设备实现手机和蓝牙通讯定位终端之间的短信交互通信。
GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统的北斗信息具有在W eb客户端虚拟三维地球上实时显示、历史信息查询和路线追踪模拟等功能。系统的功能设计如图6-28所示。
图6-28 GSIGrid野外地质调查管理服务与安全保障系统功能设计图
1)实时监控显示模块:该模块主要实现系统监控信息(北斗定位信息、北斗通信信息和紧急报警信息)的实时显示。主要包括:①定位信息实时显示功能:将监控时间段内的下属设备用户的空间位置在虚拟三维地球上按照一定的频度进行更新显示。监控的时间和刷新的频度用户可以根据需求自定义。②通讯信息实时监视功能:将监控时间段内的下属设备用户之间的短信交互信息以对话的方式在W eb客户端进行显示。③紧急报警显示功能:解析下属设备用户发送的报警信息,以特殊标示在虚拟三维地球上显示用户的控件位置并在紧急报警用户列表中显示设备用户的设备卡号、用户姓名和单位等信息。并且系统会自动给单位的安全员手机发送救援短信,确保救援的及时性。④当天路线实时监视功能,系统将自动根据当天用户的北斗定位信息和短信上报位置信息模拟形成当天的运行轨迹,并在虚拟三维地球上动态显示。
2)信息查询模块:该模块主要实现数据存储的历史的信息的条件查询和显示。主要包括:①人员信息查询:采用大区-省份-单位-人员四级目录管理,可以在虚拟三维地球定位显示查询用户的最近一次定位位置和人员的详细信息。②定位信息查询:可以依据省份、单位、人员和卡号等多种条件组合查询历史定位信息,并可以在虚拟三维地球定位显示某条查询结构的空间位置和设备用户的信息。③通讯信息查询:可以依据省份、单位、人员和卡号等多种条件组合查询历史通讯信息,查询结果按照信息类型进行分类,并按照通讯时间倒序的方式以列表方式进行显示,如图6-29所示。④路线轨迹模拟显示:在虚拟三维地球上动态模拟显示设备用户的历史运行轨迹(图6-30)。
3)交互通讯模块:该模块主要通过北斗指令的方式,利用指挥机与下属设备用户进行交互。主要包括:①短信交互:向下属用户发送短信,可以同时选择一个或多个下属用户。②主叫定位:以指令的方式主动获取设备用户的定位信息。③广播功能:向所有监控下属设备用户发送一条短信。此功能与向多个下属用户发送短信相比的优点是只占用指挥机的一个时间频度,不足是只有北斗指挥卡具备此功能,并且只能在多级管理结点中的某一层级实现,不能多层级同时实现(图6-31)。
图6-29 信息查询界面
图6-30 路线轨迹模拟显示界面
图6-31 短信交互通讯界面
4)基本工具模块:该模块主要包含虚拟三维地球的距离量算、面积量算、行车路径分析和地球操作的基本功能。
2、北斗卫星系统今天向全球提供服务了。请问华为手机需要怎样设置,才能使用北斗进行定位呢?
华为手机支持的导航有GPS/AGPS/Glonass/北斗。
可以网上搜索名为“androiTS GPS”或者“gpstest“的测试软件,安装到手机后看搜星结果。如果看到卫星ID是200以上的就是北斗导航在运行,如下图。
3、卡车北斗卫星系统如何使用
怎么使用你可以参阅相关说明书,其原理和操作应该和GPS基本上差不多,但每个星系统都有自己的技术规范和参数,虽然内部程序可能有别,但用户端的使用操作应该大体一致
4、GPS系统和北斗星系统各有什么优缺点
GPS是美国开发的全球卫星定位系统,由28颗卫星组成,其中24颗担负提供全球卫星定位信号,4颗做备份星。最初是用于军事领域,定位精度在2米左右。后来为了谋取经济利益,对民用开放了定位精度在10米左右的信号。GPS民用卫星定位信号目前对全球免费开放。 “北斗星系统”是中国自主开发的卫星定位系统。但该系统目前只发射了6颗卫星,只能提供国内及周边国家的定位导航,还不能实现全球定位导航。并且目前还没有对民用开放。
北斗卫星定位系统与GPS定位系统的区别
1、覆盖范围:北斗定位系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°,北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候定位系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。
2、卫星数量和轨道特性:北斗定位系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道,绕地球一周11小时58分。
3、定位原理:北斗定位系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算,供用户三维定位数据。GPS定位系统是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗”的这种工作原理带来两个方面的问题,一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。
4、定位精度:北斗定位系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m,C/A码目前己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。
5、用户容量:北斗定位系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号,还要求用户设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此,北斗定位系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统,用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS定位的用户设备容量是无限的。
6、生存能力:和所有定位卫星系统一样,“北斗”基于中心控制系统和卫星的工作,但是“北斗”对中心控制系统的依赖性明显要大很多,因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性,GPS正在发展星际横向数据链技术,使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗” 系统从原理上排除了这种可能性,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续工作了。
7、实时性:“北斗”用户的定位申请要送回中心控制系统,中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控制系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。
5、重庆哪家公司的北斗卫星车辆调度管理系统好?是什么牌子?
朋友,五一节快乐!我们飞达汽车运输公司车队138辆刚安装了重庆天地网公司的“天地网北斗卫星车辆调度管理系统产品定位仪”,效果不错。我们在电脑上看见车辆的实时位置,能够及时、准确、全面的掌握运输车辆行驶的信息,对运输车辆实现实时监控调度管理。功能:采用北斗卫星全球定位技术,GIS地理信息、GSM/GPRS/CDMA/3G无线数据传输技术、数字处理技术,对移动车辆进行统一集中管理和实时监控调度指挥。目前已广泛应用于部队、政府、物流、出租、长途客运、危险品运输、汽车租赁和工程运输等领域, 该系统突出优点在于覆盖和适用范围广,保密性强,时效性好,组网灵活,扩容方便,容量大,实时在线系统可以与用户应用平台结合使用。具体主要功能: 1车辆实时定位:实时查看车辆行驶的运行状况、行驶路线、速度及停靠的具体地点和具体时间; 2历史轨迹回放;3.越界报警;4.超速报警;5.。。。。。。。。
6、部北斗星gps车辆管理系统的说明书谁有
车辆管理系统是现代化智能型停车场车辆收费及设备自动化管理的统称,该系统将计算机技术、电子技术、自动控制技术等结合起来,配合使用视频、门禁、射频卡等先进的严格管理设备,实现对车辆进出、停放和收费的自动化管理。智能型车辆管理系统具有图像对比,自动收费、自动存储数据等多种功能。即可以脱机运行,也可以简介计算机运行。在控制主机出现故障的情况下任可保证车辆的正常进出。
。。。熙南一卡通。。。
7、重型货车北斗卫星定位系统都有什么功能
北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,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10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
35颗卫星在离地面2万多千米的高空上,以固定的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知,在接收机对卫星观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。
卫星定位实施的是“到达时间差”(时延)的概念:利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。
卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供接收机接收。由于传输的距离因素,接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟,通常称之为时延,因此,也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码,一旦两个码实现时间同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。
每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间,而全球监测站网保持连续跟踪。
8、关于“GPS车辆调度管理系统”的几个问题。
种类/用途:1、根据被管理车辆,可分为运营管理型、运营监控型、运营服务型和运营安全防范型。
运营管理型:运营企业为了把握运营成本和效率,企业选择GPRS进行运营成本的核算,主要功能以历史轨迹回放、行驶里程统计、油耗等。
运营监控型:车辆机构对车辆运营实行规定的管理,功能以超速报警、电子围栏、油耗统计、运输货品跟踪等。
运营服务型:以科技化手段实现人性化的服务,如公交车辆站点通报、车辆调度指挥等。
运营安全防范型:根据国家交通部公安部等七部委的联合会议精神要求,对两货一运等车辆进行强制性安装GPS的要求,如:危险品运输车、长途大客车、渣土运输车、校巴等车辆实行强制管理,这些车辆在安装GPS后需到当地运管部门办理运营许可证。
3、珠三角地区这类GPRS/GPS系统是我国的主生产和研发区,有自主知识产权的生产商约有20几家,贴牌OEM销售商有近50家,另外该产品硬件为终端机;软件为监控平台,两者都能够开发生产者也就10家,如:赛格、华强、威霸、大三通等厂家。
4、市场价格:市场安装价格根据功能和管理种类价格差异很大,一般从600元--1800元为一般类,从2000元---3000元为功能类,从3000--5000元为政府强制管理类,特殊功能型:如带多个摄像头、上传图片、监听喊话、报警预警、身份识别等其价格在5000---10000元都有。
9、北斗卫星系统
北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗(两颗工作卫星、2颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务,授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度,北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m,C/A码目前己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。。北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为:2000年10月31日;2000年12月21日;2003年5月25日,2007年4月14日,第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间,它将在交通、场馆安全的定位监控方面,和已有的GPS卫星定位系统一起,发挥“双保险”作用。
北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD,在ITU(国际电信联合会)登记的无线电频段为L波段(发射)和S波段(接收)。 北斗二代卫星定位系统的英文为Compass(即指南针),在ITU登记的无线电频段为L波段。
北斗一号系统的基本功能包括:定位、通信(短消息)和授时。
北斗二代系统的功能与GPS相同,即定位与授时。 [编辑本段]系统工作原理“北斗一号”卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。
“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一55°,东经70°一140°之间的心脏地区,上大下小,最宽处在北纬35°左右。其定位精度为水平精度100米(1σ),设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率:2491.75MHz。系统能容纳的用户数为每小时540000户。 [编辑本段]与GPS系统对比1、覆盖范围:北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°,北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。
2、卫星数量和轨道特性:北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道,绕地球一周11小时58分。
3、定位原理:北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算,供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性,GPS正在发展星际横向数据链技术,使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性,一旦中心控制系统受损,系统就不能继续工作了。
4、实时性:“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统,中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控制系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。此外,“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点,其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。
综上所述,北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区,赤道附近定位精度差,只能二维主动式定位,且需提供用户高程数据,不能满足高动态和保密的军事用户要求,用户数量受一定限制。但最重要的是,“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导少的初步起步系统。此外,该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。相反,在此基础上还将建立中国的GPS广域差分系统。可以使受SA干扰的GPS民用码接收机的定位精度由百米级修正到数米级,可以更好的促进GPS在民间的利用。当然,我们也需要认识到,随着我军高技术武器的不断发展,对导航定位的信息支持要求越来越高。 [编辑本段]双星定位不同于“多星”定位“一代‘北斗’只用双星定位,比GPS等投资小、建成快,”范本尧说这是我国国情决定的,也对一代“北斗”的技术路线提出了特殊的要求,“所以我们的定位系统具有自己的特点。”
美国的GPS和俄罗斯的GLONASS,都是使用24颗卫星(GPS还另有3颗备份卫星,GLONASS则因经费问题损失了几颗卫星)组成网络。这些卫星不中断地向地面站发回精确的时间和它们的位置。GPS接收器利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置,并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。等计算出至少3~4颗卫星的相对位置后,GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。每个GPS卫星都有4个高精度的原子钟,同时还有一个实时更新的数据库,记载着其他卫星的现在位置和运行轨迹。当GPS接收器确定了一个卫星的位置时,它可以下载其他所有卫星的位置信息,这有助于它更快地得到所需的其他卫星的信息。
“1983年,‘两弹一星’功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想,经过分析和初步实地试验,证明效果良好,”中国计量科学研究院的黄秉英研究员说,这一系统被称为“双星定位系统”。
一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈芳允先生的“双星定位”设想,正式立项是在1994年。北斗卫星导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等3部分即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同,对所有用户位置的计算不是在卫星上进行,而是在地面中心站完成的。因此,地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息,并负责整个系统的监控管理。
有源无源是关键不同点
“一代‘北斗’采用的是有源定位,GPS和GLONASS等都是无源定位,”范本尧说,“这是它们质上的不同点。”
所谓有源定位就用户需要通过地面中心站联系及地面中心站的传输,通讯就不必通过其他的通讯卫星了,一星多用符合我国国情。GPS和GLONASS没有设计通讯功能,主要原因就在于不需要地面站中转服务的无源定位不能提供通讯服务。
区域性基于技术水平
北斗定位导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。中国卫星导航工程中心副主任冉承其介绍,北斗定位导航系统的开发具有重要意义,并有一些GPS系统所没有的长处,如在静态地图的基础上,可以把道路拥堵的实时情况在导航仪上反映出来。
一代“北斗”是区域卫星导航系统,只能全天候、全天时用于中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统,在全球的任何一点,只要卫星信号未被遮蔽或干扰,都能接收到三维坐标。“区域性是我国双星定位的技术特点、水平以及国家需求决定的,”范本尧说。
GPS和GLONASS的空间部分是高度在2万千米左右的卫星组成的网络。GPS的卫星平均分布在6个轨道平面上,GLONASS卫星平均分布在3个轨道平面上,不停地绕地球旋转。这样,在全球的任何位置、任何时间都可同时观测到4颗以上的卫星,通过它们就可以获得高精度的三维定位数据。
“北斗”一号是双星定位,轨道偏高,距离地面3万6千千米,是地球同步静止轨道卫星。之所以要在这么高的高度是因为我们只有两颗定位卫星,不能覆盖整个地球,如果在较低轨道上绕地运行,每天就要有一定时间不能监控我国所在区域。
二代“北斗”可称“中国的GPS”
“我国发展二代‘北斗’不会采取一步到位的方式,也不会停掉一代,另外发展二代,”范本尧说,“我们会在一代的基础上不断补充卫星数,增加其功能,提高其整体水平。”这位将继续承担二代“北斗”设计工作的科学家说:“二代‘北斗’可以称为‘中国的GPS’,不过它仍然会比GPS多一个通讯为发展我国二代“北斗”的关键技术提供了准备。范本尧举例说,此次定位的“北斗”一号备份卫星上新装载了用于卫星定位的激光反射器,能够参照其他星,把自身位置精确定格在几个厘米的尺度以内。这颗卫星已定位成功,表明这种技术是有效而可靠的。这样,当我们不断发射新的卫星构建二代“北斗”体系时,众多卫星就会找准自己的位置,构成符合标准的网络。此外,“北斗”一号的3颗星寿命都是8年,专家正不断研究,预计下一次发射的卫星寿命就能达到10年左右了;而目前GPS卫星的寿命都是12年左右,GLONASS卫星的寿命则是3到5年。
“20世纪原子钟最辉煌的应用莫过于由它构成了全球定位系统的核心,”黄秉英说,导航星和地面站全离不开它。目前的原子钟主要有3种:铷钟、铯钟和氢钟。结构紧凑、可靠性高、寿命长的原子钟正是发展全球定位系统必需的。在结构方面,铷钟最小体积已达到6立方厘米;在频率稳定度方面,氢钟最好;而在长期频率稳定度和准确度方面,则以铯钟最佳。目前,设在中国计量科学研究院的国家授时中心使用的就是被称为“激光冷却-铯原子喷泉频率基准”的铯钟,我国的授时基准---UTC(NIM)都是由它提供并不断同国际基准校正的,而“北斗”将建成,届时,国民经济各领域都将从中获得更大的效益。
2003年5月25日,我国在西昌卫星发射中心将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送上太空,标志着我国拥有了自己的第一代完善的卫星导航定位系统。北斗卫星导航定位系统是第一代全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统,它由两颗工作星和一颗备份星组成。前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空。
北斗卫星导航系统可以为船舶运输、公路交通、铁路运输、野外作业、水文测报、森林防火、渔业生产、勘察设计、环境监测等众多行业以及其他有特殊调度指挥要求的单位提供定位、通信和授时等综合服务。
2000年,北斗导航定位系统两颗卫星成功发射,标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航定位系统,这对于满足我国国民经济、国防建设的需要,促进我国卫星导航定位事业的发展,具有重大的经济和社会意义。北斗导航定位系统由北斗导航定位卫星、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。
北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业,以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。