北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其應(yīng)用

張雁丘

摘 要

北斗系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會各領(lǐng)域之中，取得了較大的成效，在社會各領(lǐng)域之中有著極其重要的作用。

【關(guān)鍵詞】北斗系統(tǒng) 系統(tǒng)建設(shè) 應(yīng)用推廣

我國在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前正按“三步走”的戰(zhàn)略執(zhí)行。第一步已經(jīng)取得了成功，從2002年左右，我國相繼發(fā)射了三顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星，均取得了成功。第二步在2012年前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始為亞太地區(qū)提供以下幾方面的服務(wù)，第一個是定位服務(wù)，第二個是導(dǎo)航服務(wù)，第三個事授時服務(wù)，第四個是短報文通信服務(wù)。第三步計劃的時間是在2020年前后，我國要逐步將北斗系統(tǒng)覆蓋全球。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

為了更好的提升定位系統(tǒng)的性能，我國研發(fā)制作了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。從以下幾方面進行了改進，第一方面是導(dǎo)航的體制，第二方面是測距方法，第三方面是衛(wèi)星星座，第四方面是信號結(jié)構(gòu)，第四方面是接收機。我國計劃先建設(shè)成區(qū)域性的系統(tǒng)，接下來逐漸將該系統(tǒng)擴展成全球系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)是由以下幾部分組成，第一部分是空間段，第二部分是地面段，第三部分是用戶段。

區(qū)域系統(tǒng)衛(wèi)星星座計劃是由以下幾部分組成，第一部分是GEO，也就是地球靜止軌道，第二部分是IGSO，也就是地球傾斜軌道，第三部分是MEO，也就是中圓軌道。

全球系統(tǒng)空間段是由以下幾部分組成，第一是部分是5顆GEO衛(wèi)星，第二部分是30顆非靜止軌道衛(wèi)星。而非靜止軌道衛(wèi)星則是由以下幾種衛(wèi)星組成，第一是27顆MEO衛(wèi)星，第二是3顆IGSO衛(wèi)星。在這當(dāng)中MEO衛(wèi)星的軌道高度在21500km，其位置在3個軌道的面上，軌道的傾角為55度；IGSO衛(wèi)星的軌道高度在三萬六千米，位置在3個軌道的面上，軌道的傾角為55度。衛(wèi)星都是采取長征系列的運載火箭來進行發(fā)射。

地面段主要是由以下幾部分組成，第一部分是主控站，第二部分是注入站，第三部分是若干監(jiān)測站。主控站的任務(wù)是對其他監(jiān)測站的數(shù)據(jù)進行收集，然后對這些數(shù)據(jù)進行處理，完成任務(wù)的調(diào)度，從而更好的實現(xiàn)系統(tǒng)的控制等等。注入站要服從主控站的調(diào)派，完成以下的工作，第一項工作是衛(wèi)星導(dǎo)航電文，第二項工作是差分完好性信息注入，第三項工作是有效載荷的控制管理。監(jiān)測站的任務(wù)是接受衛(wèi)星信號，將收到的信號傳送給主控站，進而實現(xiàn)跟蹤衛(wèi)星以及監(jiān)測衛(wèi)星。

用戶段則是由其他終端構(gòu)成的。北斗用戶就有著兼容的功能，能夠?qū)PS以及GALILEO等有著兼容的作用。

1.2 工作體制

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的是RDSS與RNSS集成體制，RDSS也即是衛(wèi)星無線電測定，RNSS則是衛(wèi)星無線電導(dǎo)航，能夠如同GPS以及GALILEO系統(tǒng)一般，為用戶提供一下幾方面的服務(wù)，第一方面是衛(wèi)星無線電導(dǎo)航，第二方面是位置報告的服務(wù)，第三方面是短報文通信的服務(wù)。

1.3 導(dǎo)航信號

系統(tǒng)在以下B1和B2以及B3這幾個頻段上發(fā)射以下幾種導(dǎo)航信號，一種是開放服務(wù)導(dǎo)航型號，另一種是三路授權(quán)服務(wù)導(dǎo)航信號。B1是在1559.052至1591.788MHz的范圍內(nèi)，B2的范圍是在1166.22至1217.37MHz，B3的范圍是在1250.618至1286.423MHz。

2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 國防應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)能夠作用于我國的國防建設(shè)上，能夠提升我國軍隊的軍事任務(wù)能力。系統(tǒng)運行以來，在以下幾方面得到了廣泛的應(yīng)用，第一方面是軍事訓(xùn)練，第二方面是搶險救災(zāi)，第三方面是邊防執(zhí)勤，第四方面是反恐維穩(wěn)。

2.2 保障電力暢通

電網(wǎng)是一個非常重大的系統(tǒng)工程，要保障電廠以及變電站設(shè)備的有效運行，就一定要保障設(shè)備內(nèi)部時鐘保持一致。為了使內(nèi)部的時鐘保持一致，我國電力系統(tǒng)只能借助于GPS，將其作為授時手段。隨著我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)成功，我國結(jié)束了一直以來依賴于GPS的歷史，解決了時間同步中的幾個難題，第一個難題是可靠的的時鐘源，第二個難題是全網(wǎng)時間同步管理，第三個難題是遠程來實施監(jiān)測與維護。這樣一來，就能夠非常有效的保障了我國的電力安全。

2.3 在災(zāi)害救援中發(fā)揮了較大的作用

北斗系統(tǒng)在近些年的災(zāi)害監(jiān)測中發(fā)揮了重要的作用，例如在汶川地震中就發(fā)揮了重要的作用。

在汶川發(fā)生地震之時，我國相關(guān)部門立即將北斗一號終端機交由給汶川地震區(qū)的救援隊伍，該終端機有許多的作用，不僅能接收衛(wèi)星的信號，還能夠用短報文來與指揮控制中心進行交流。在監(jiān)控中心的屏幕中，指揮者可以了解每一個救援分隊的位置，可以通過報文形式來傳送監(jiān)控的命令。

2.4 自動測報氣象

為解決無人區(qū)的氣象數(shù)據(jù)觀測，我國有關(guān)部門經(jīng)過了多年的實驗，研發(fā)制作了氣象測報的設(shè)備——北斗終端設(shè)備。如下圖，該設(shè)備很好的解決了我國氣象局的數(shù)字報文自動傳輸匯集。此外，北斗設(shè)備逐漸的應(yīng)用到了人工影響天氣作業(yè)領(lǐng)域，取得了較好的成效，如圖1所示。

3 結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展與進步，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也將得到更好的發(fā)展，在今后的社會各領(lǐng)域之中得到更加廣泛的應(yīng)用，進而惠及大眾。在今后，我國的科研人員一定高研究發(fā)展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，讓其在我國的軍事上、經(jīng)濟上、氣象預(yù)測上等等都能夠起到更好的作用，促進我國綜合國力的提升。

參考文獻

[1]唐金元.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航區(qū)域系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用綜述[J].全球定位系統(tǒng)，2013（05）：47-52.

[2]唐金元，于潞，王思臣.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].全球定位系統(tǒng)，2008（02）：26-30.

[3]贠敏，葛榜軍.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2012（05）：19-23.

作者單位

深圳航空有限責(zé)任公司航線三中隊 廣東省深圳市 518101