大家所熟知的 , 包括:美国的GPS , 中国的北斗(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS) 。此外 , 还有日本的准天顶系统(QZSS)和印度的IRNSS 。我们就拿使用最为广泛的美国GPS系统来说吧 。GPS , 英文全名是Global Positioning System , 全球定位系统 。
它起始于1958年美国军方的一个项目 , 1964年投入使用 , 1994年彻底布设完成 。GPS系统的主要建设目的 , 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 , 并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的 。该系统由24颗卫星构成 , 其中21颗为工作卫星 , 还有3颗是在轨备用卫星 。它们共同组成了GPS卫星星座 。
24颗卫星距地高度为20200km , 运行周期为11小时58分(恒星时12小时) , 均匀分布在6个轨道平面内 。正常情况下 , 在地球表面上任何地点任何时刻 , 平均可同时观测到6颗GPS卫星 , 最多可达10颗卫星 。除了天上的卫星之外 , 当然还需要地面的相关设备进行配合和监测 , 也就是地面监控系统 。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监控站 。
GPS导航系统的基本原理 , 是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离 , 然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置 。我们的手机 , 内置了GPS模块和天线 , 相当于接收机 , 负责GPS数据的接收和处理 。这些数据被手机操作系统或APP应用软件(例如百度地图)调用 , 起到精确定位的目的 。小提示:大家如果有兴趣的话 , 可以安装类似“GPS雷达”这样的APP , 随时查看自己的手机现在能搜到哪几颗定位卫星:我随便扫了一下 , 头上的卫星还真不少啊卫星定位这个东西 , 涉及到国家安全 , 当然不能完全依赖于国外 。
所以 , 尽管GPS系统非常成熟 , 我们国家还是开发了北斗系统 。弹道导弹 , 总不能用人家老美的卫星来定位吧?截至目前 , 我们的北斗系统已经具备商用能力 , 配合基准站 , 能给客户提供精确到10米的定位服务 , 和GPS不相上下 。同时 , 北斗也弥补了GPS的不足 , 具备短报文能力(GPS卫星是单向广播的 , 不具备双向通信能力 , 功能略显单一) 。
限于篇幅 , 今天对北斗不多做介绍 , 下次专门开专题来讲 。对于GPS这样的卫星定位系统来说 , 影响定位精度的因素主要来自两个方面 , 一个是大气层中的电离层(电离层在太阳光的照射下充满了离子和电子 , 对GPS信号这种电磁波的影响严重) , 还有一个是多径效应(以前介绍通信基础的时候讲过 , 因为建筑等影响 , 直射信号和反射信号抵达的时间不同 , 造成信号干扰) 。
不过总的来说 , 如果天气OK , GPS的定位精度都不会太差 。基站定位好了 , 说完了卫星定位 , 再来看看地面定位 。说到地面定位 , 大家首先想到了什么?哈哈 , 是不是雷达?确实 , 雷达作为一项搜索定位技术 , 广泛应用于军事和民用领域 。但是 , 毕竟普通手机数量非常庞大 , 加之生活场所障碍物非常复杂 , 不管从技术角度 , 还是成本角度 , 都不适合采用雷达进行定位 。
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