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中国两代北斗系统发展历程:精度可超越GPS

2014年06月11日 点击: 来源: 网络转载 反馈
导读:截至目前,北斗导航系统共发射了16颗卫星,根据计划,到2020年左右,中国将要发射30余颗北斗导航卫星,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。...

  资料图:北斗导航终端

  截至目前,北斗导航系统共发射了16颗卫星,根据计划,到2020年左右,中国将要发射30余颗北斗导航卫星,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

  北斗导航系统建设的“三步走”是:2000年建成了卫星导航试验系统,即“北斗一代”;2012年底,“二代”系统覆盖了亚太地区;根据规划,第三步是在2020年左右,成为覆盖全球的、性能更好的国产导航系统。

  北斗一代到北斗二代经历了从有源定位到无源定位的转变,转变后依然保留了“一代”引以为豪的通信功能,这使其能够在公共通讯网络中断、没有其他卫星通讯的情况下,为用户提供通信服务。不过在市场应用上,这一特色似乎没有显示出太大的价值。

  为了更易推广,北斗卫星导航系统不再显得那么“独特”,采用主流的无源定位技术的北斗二代,与其他卫星导航系统之间的兼容与互操作,将成为发展方向。

  “一个终端走遍天下”

  刘少创是中国科学院遥感与数字地球研究所的研究员,2012年开始参与新疆罗布泊地区野生骆驼的监测与保护。他的工作内容之一便是利用卫星跟踪定位技术,监测野骆驼的运动轨迹。

  在对濒危野生动物的研究与保护中,使用卫星跟踪系统已较为常见。通过卫星跟踪系统,科研工作者可以了解野生动物的迁移路径、生活习性,了解它们面临的威胁,从而制定针对性的保护措施。

  这也是北斗导航系统的应用领域之一,媒体曾经报道,在对藏羚羊的研究和保护中,就使用了北斗卫星导航系统。

  相对于一般的手机或车载导航,在跟踪监测应用方面,除了定位,还需要通信功能。“北斗一代本身是有通讯功能的。”刘少创曾经考虑过使用北斗一代来跟踪野骆驼。

  从通讯功能这一点来讲,北斗一代独具优势,其应用史上最被称道的事件是:汶川地震发生以后的几天内,北斗一代系统是灾区和外界联系的唯一途径。

  这是源于北斗一代系统的双向通信设计。所谓双向通信,是指用户与用户、用户与中心控制系统间可实现双向简短数字报文通信;而GPS只可进行单向通信,即接收器只能被动接受卫星发来的信号,不能主动发出信号。

  据了解,之所以有这样的差异,是因为北斗一代和GPS等其他的卫星导航系统在定位原理上的不同。北斗一代采用有源定位技术,而GPS采用的是无源定位技术。简单地说,有源定位即终端需发射信号才能定位,无源定位即终端不发信号仅靠接收信号就能定位。

  “有源定位和短报文特色服务”曾被北斗卫星导航系统的新闻发言人冉承其称为北斗系统的“最大特色”。用冉承其的话说,“其他卫星导航系统只是告诉你什么时间、在什么地方,而北斗卫星导航系统除了让你自己知道在什么时间、什么地方之外,还可以将你的位置信息发送出去,使你想告知的其他人获知你的情况,解决了何人、何事、何地的问题。”也就是说,“靠北斗一个终端就可以走遍天下。”

  “野生动物跟踪、气象、水文观测都需要用到通讯功能,北斗就可以在这些领域发挥数据收集的作用。”刘少创告诉时代周报记者,北斗一代在气象、水文监测上已有较广泛的应用。

  但是北斗的工作原理也为它的推广带来了问题,由于设备必须包含发射机,从而在体积、重量、价格和功耗方面,北斗处于不利地位。

  也正是因为北斗一代“个大、耗电量太大”,刘少创最终选择给野生骆驼戴的跟踪器,是由GPS定位模块加上卫星通信模块组成的。他表示,至少目前,自己还没有找到更合适的基于北斗卫星导航系统的跟踪器产品。

  无源定位的“二代”

  “北斗一代”的正式名称是“北斗卫星导航试验系统”。1994年,中国正式开始这一系统的研制,并在2000年发射了两颗静止轨道卫星,实现了区域性的导航功能。北斗一代可实现的功能包括区域连续的导航定位、简短数字报文通信和授时。

  据了解,除了上文提到的弱点之外,北斗一代的双向通信还带来了用户容量有限、定位精度不足、实时性较差等问题,有源定位技术也使得用户在定位的同时无法保持无线电静默,不利于军事应用。

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