北斗卫星定位

北斗卫星定位主要依靠卫星网络和相关技术来实现。

在空间直角坐标系中北斗卫星系统通过合理设计卫星轨道分布用户在地球上任何位置能接收至少三颗卫星的信号。利用卫星发出和用户接收信号的时间差乘以光速可算出卫星到用户的距离。

已知卫星坐标和用户到卫星的距离能通过两点间距离计算公式得出一个三元二次方程组从而解出用户坐标但这样得出的坐标精度低因为信号传播会受介质影响产生误差。

为提高精度地基增强系统中的连续运行参考站发挥重要作用。参考站持续运行且坐标明确能获取卫星信号给自己定位虽有误差但已知其精确坐标可得出误差值。参考站将误差值发给数据中心数据中心再发给用户用户设备修正误差就能得到更精确的坐标。

目前北斗卫星定位精度不断提高。一开始对外称能保证 10 米精度现已达到 5 米部分地区甚至能到 2 至 3 米。测速能精确到 0.2 米每秒授时精度达 10 纳秒。依靠全国 2600 个地基增强站组成的地基增强系统还能提供米级、分米级、厘米级的增强定位精度服务。

与其他卫星定位系统相比北斗有自身优势。与美国 GPS 相比北斗在亚太地区民用 5 米局部 2 至 3 米在一些特定领域也能达到很高精度。美国 GPS 军用级定位精度达 0.1 米民用级 1 米左右。但北斗发展迅速且有短报文通信等特色功能。与俄罗斯格洛纳斯相比格洛纳斯定位精度为 1.5 米测速精度未知且其更新换代受外国技术和组件依赖的限制。

北斗卫星定位系统是中国自主建设运行的全球卫星导航系统。

它由空间段、地面段和用户段组成能为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

其发展经历了北斗一号、二号、三号系统的建设。北斗一号实现了中国卫星导航从无到有采用有源定位体制有双向短报文通信功能。北斗二号增加无源定位体制服务区域扩大到亚太。北斗三号实现全球组网继承有源和无源定位体制性能进一步提升。

北斗系统具有多种技术特点如双星定位用两颗地球同步定点卫星覆盖很大区域短报文服务能在通信设施损毁或信号弱的区域传递重要信息高精度原子钟解决了国外技术封锁的难题轨道分布采用混合星座抗遮挡能力强采用导航卫星专用平台化设计等。

在应用方面北斗基础产品已实现大众应用如 28 纳米芯片在物联网和消费电子领域广泛应用。行业及区域应用广泛在交通运输、水文监测、气象测报、通信授时、救灾减灾等领域发挥重要作用。大众服务发展前景广阔与 5G 等新技术加速融合。

国家也持续推进卫星导航法治建设出台一系列政策文件和举措。北斗系统还积极开展国际交流与合作与其他卫星导航系统协调合作参与多边合作推进国际标准产品已输出到 100 余个国家。

总之北斗卫星定位系统是中国航天的重要成果对中国和全球都具有重要意义。