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中北斗取代不了美GPS 兼容融合将成未来趋势

[ 录入者:pub | 时间:2009-07-09 10:18:00 | 作者: | 来源:国家测绘局 | 浏览:3717次 ]

  对卫星定位导航来说,美国的GPS一直是全球主角,而欧盟的伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国的北斗都还未建成投入商用,现阶段还对美国的GPS还构不成威胁。随着各个国家和组织加大对全球卫星定位导航系统的投入,美国的GPS垄断全球的格局将被打破,各大卫星定位导航系统的兼容和融合将成为趋势。现在我们来了解下我们中国自己的导航系统。

  中国正在打造自己的全球卫星导航定位系统——“北斗二号”


  日前,中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津对外公布,中国将在今年和明年两年发射10颗左右的导航卫星,预计在2015年建成由30多颗卫星组成的,覆盖全球的“北斗二号”卫星导航定位系统。


  “‘北斗二号’就是国产的GPS,只要现在GPS应用的地方,我们的‘北斗二号’就能应用。”中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲研究员对《北京科技报》说。


  全球卫星定位系统能结合卫星和通讯发展技术,利用导航卫星为使用者提供测时和测距服务。它包括绕地球运行的多颗卫星,能连续发射一定频率的无线电信号。只要持有便携式信号接收仪,无论身处陆地、海上还是空中,都能收到卫星发出的特定信号。接收仪中的电脑选取几颗卫星发出的信号进行分析,就能确定接收仪持有者的位置。


  除此之外,全球卫星定位系统还具有其他多种用途,如科学家可以用它来监测地壳的微小移动从而帮助预报地震;测绘人员利用它来确定地面边界;汽车司机在迷路时通过它能找到方向;军队依靠它来保证正确的前进路线等。


  除了美国的GPS系统,欧盟、俄罗斯和中国都选择了发展自己的全球卫星定位系统


  目前,在全球卫星定位系统方面,有美国的GPS系统、欧盟的伽利略系统、俄罗斯的“格洛纳斯”系统和中国即将建立的“北斗二号”系统,使用范围最广的就是美国的GPS全球定位系统。


  曹冲研究员介绍说,美国的GPS系统,由30颗(4颗为备份星)在轨卫星组成。它们均匀地分布在6个轨道上。GPS是一个接收型的定位系统,只转播信号,用户接收就可以定位,不受容量的限制。早期GPS系统对民用信号的定位精度进行了人为限制,只有100米左右,但随着2000年后取消这一限制,目前GPS可以提供的民用信号定位精度为10米左右。


  面对这种居高临下的强势,包括俄、欧、中、印在内的世界主要科技体选择了独立发展、联合生存的道路。其中,欧盟主导的伽利略系统的目标是,耗资30亿欧元,共发射30颗卫星,据称最高精度比美国GPS高10倍。包括韩国、中国在内,日本、阿根廷、澳大利亚、俄罗斯等国也在参与该计划。当初的完成目标是2008年,但由于资金和技术方面等问题,延长到了2011年。


  俄罗斯从前苏联时期的1976年就开始推进和美国GPS相抗衡的“格洛纳斯”系统,但随着20世纪90年代初期陷入经济危机,计划被迫中断,只运营了一半,也就是16颗卫星。


  中国目前的“北斗一号”本身存在许多缺陷


  曹冲研究员介绍说,我国的“北斗二号”全球卫星导航定位系统是建立在“北斗一号”区域卫星导航系统基础上的。中国先后在2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月5日发射了3颗“北斗”静止轨道试验导航卫星,组成了“北斗”区域卫星导航系统。该系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS功能。但由于该系统用户无法保持无线电静默,也无法在高速移动的平台上使用,“北斗一号”系统不能用于军事用途。


  中国的“北斗一号”系统,与美国和俄罗斯的全球导航卫星尚有较大的差距。“北斗一号”定位系统只能覆盖中国和周边一些国家和地区,是区域性而不是全球性的,它只是在亚太地区。美国和俄罗斯的导航卫星则是全球性的。


  “所以,这次执行索马里护航任务的中国海军不可能使用‘北斗一号’卫星定位系统。”曹冲研究员说。


  另外,“北斗一号”系统是在地球同步轨道上运行,也就是说在离地球3.6万公里的高度上运行。而美国和俄罗斯的导航卫星则是在几百公里到上千公里的低轨道运行。


  “北斗一号”系统在导航方式上也与美俄的全球定位卫星有一定的差距。“北斗一号”属于主动式的。就是说,“北斗一号”是用户先发射需要定位的信号,通过卫星转发至地面控制中心,地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户;而GPS和“格洛纳斯”系统只需要接收4个卫星的位置信息,由自己解算出三维坐标。这是由于“北斗一号”本身是两维导航系统,仅靠两颗星的观测量尚不能定位,观测量的取得及定位解算均需在地面中心站进行。


  “北斗二号”虽然不能取代GPS,但可以与其展开竞争


  曹冲研究员说,即使“北斗一号”系统存在许多缺点,但在去年发生的汶川地震中也大显身手。当时通讯中断的情况下,携带“北斗一号”系统接收机的救援部队,还是按指定时间到达了灾区。


  另外,“北斗一号”还可以提供用户的双向通讯功能,用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。通过“北斗”系统,用户一次最多可以传输120个字符。“汶川地震发生以后的几天内,‘北斗’系统是灾区和外界联系的唯一途径。”曹冲研究员说。


  针对“北斗一号”系统的众多缺点,一些西方防务专家认为,中国的“北斗一号”系统的功能还是有限的,它的地域有限,而且它的速度较慢,因为需要导航的车辆或飞机首先发出一个信号才能接收到自己位置的信号。还有,在军事用途上,“北斗一号”系统比较危险,因为一个军事单位或是一件武器要想确切知道自己的位置,首先要向北斗卫星发信号。而一发信号,就容易被对方判断出自己的位置,因而暴露了自己。


  曹冲研究员说,中国即将建立的“北斗二号”全球卫星定位系统无论是导航方式,还是覆盖范围上都和美国的GPS非常类似,而且有着GPS和“格洛纳斯”系统无法比拟的独特优势。“北斗二号”系统主要有三大功能:快速定位,为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务,定位精度与GPS民用定位精度相当;短报文通信,一次可传送多达120个汉字的信息;精密授时,精度达20纳秒。


  在中国市场上,目前全球卫星定位系统的民用最集中体现在车载导航仪器上,GPS车载导航仪器占据了很大的市场。一台普通GPS车载导航仪器甚至卖到800元。在费用方面,为了竞争,GPS提供免费服务。


  那么,在国产的GPS——“北斗二号”投入使用后,会不会取代GPS呢?曹冲研究员的答案是否定的,他说“‘北斗二号’和GPS以后将形成竞争,对于普通消费者来说是一个好消息,另外,中国的‘北斗二号’车载导航仪将兼容GPS,这样,使用者将非常方便。”

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