中国航天科技集团权威专家介绍“北斗”导航奥秘

　　日前有关方面宣布，“北斗”卫星导航系统于去年底正式向亚太大部分地区提供连续无源定位、导航、授时等服务。

　　自2011年12月27日“北斗”卫星导航系统提供试运行服务以来，该系统运行稳定，已逐步拓展到交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等应用领域，产生了显著的经济、社会效益。在中国科协与中国航天科技集团五院联合举办的“科学家与媒体面对面再次走近‘北斗活动中，权威专家介绍了有关“北斗”导航的奥秘。

　　空间段、地面段、用户段

　　导航系统分三部分

　　卫星导航系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。其中空间段由分布在不同轨道的14颗卫星组成，即由5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星组成“北斗”区域性导航卫星星座。在这个星座中，5颗地球静止轨道卫星+5颗倾斜地球同步轨道卫星是核心，一旦有卫星失效或者处于在轨维修状态，4颗中圆轨道卫星可以起到部分替代作用。“北斗”导航卫星总设计师杨慧表示，对于限定区域的服务区而言，“5+5+4”的混合星座结构具有最佳的“鲁棒性”(即稳健性)和经济性，最符合“少花钱多办事”的原则。

　　地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。而用户段由北斗用户终端以及与其它导航系统相互兼容的终端组成。

　　“北斗”区域卫星导航系统的主要功能是：定位、测速、单双向授时、短报文通信；服务区域为中国及部分亚太地区；定位精度优于10米；测速精度优于0.2米/秒；授时精度50纳秒；短报文通信120个汉字/次。

　　多普勒测速导航、时间距离导航

　　卫星导航方法有两种

　　卫星导航的方法有两种，一种是多普勒测速导航，另一种是时间距离导航。

　　所谓多普勒测速导航的原理是，导航卫星发出的无线电频率是不变的，但由于导航卫星在高速运动，相对地面的观测者来说，频率会发生变化。由远而近时，频率会增高；由近而远时，频率会降低，这与我们站在铁路旁听火车汽笛声一样，由远而近时，声音越来越尖锐；由近远去时，声音越来越低沉。这种现象被称为多普勒效应。飞机、轮船、车辆等用户，通过测量导航卫星无线电波的多普勒频移，就可以推算自己与导航卫星之间的距离变化率。

　　所谓时间距离导航的原理是，用户通过测量从导航卫星发出的导航信号的传播时间，推算自己与导航卫星之间的距离，从而确定自己的瞬时所在位置。

　　目前，卫星导航系统已经发展到第二代，第一代采用多普勒测速定位，而第二代采用时间测速导航定位。

　　卫星导航系统又分有源(主动式)和无源(被动式)两种，区别在于，前者的用户端需要主动发出信号，而后者的用户端只需被动接收信号。

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