论文部分内容阅读
第8颗北斗卫星的成功发射人轨后，与在轨的多颗地球静止轨道(GEO)卫星和地球同步轨道(IGSO)卫星组成基本系统，已经具备在星座覆盖范围内提供连续的、稳定的、全天候的基本服务能力。那么北斗卫星导航系统的基本原理、定位精度和未来发展如何呢?北斗卫星导航系统卫星系统总设计师谢军为我们进行了详细的解答。
先区域，后全球
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。谢军总设计师为我们介绍了大致的研制和发射计划
2000年10月、12月，中国成功发射了两颗北斗导航试验卫星。这两颗卫星投入运行以后得到了广泛的应用，其中的RDSS业务(卫星无线电测定服务)和短报文通信业务的应用面越来越广。但是卫星都是有寿命的，一般来讲是8年。所以在北斗导航系统建设过程中，我们充分考虑了北斗试验系统应用现状，在研制和发射计划中首先安排了GEO卫星，GEO卫星保留了北斗试验系统中的RDSS业务和短报文通信业务功能，并增加了新的RNSS业务。在新发射的GEO卫星投入使用、并成功接替试验系统RDSS(网络管理视频系统)业务和短报文通信业务后，我们再行安排后续的发射IGSO卫星和中轨道(MEO)卫星。2010年我们成功发射了5颗北斗卫星，RDSS业务和短报文通信业务已经成功衔接，可以为广大用户提供连续、稳定的服务。同时，北斗系统也开始了RNSS业务的试验验证工作。
知识链接
卫星导航的定位原理
通过测量卫星和地面站之间的距离以及确定它们之间的时钟关系，可以明确卫星的位置信息。在已知卫星的位置和时间信息之后，地面用户同时接收到4颗卫星的导航信号就可以解算出自己的位置，这就是基本的卫星导航定位原理，
中国的第8颗北斗卫星成功发射入轨后，与在轨的多颗GEO卫星和IGSO卫星组成基本系统，在星座覆盖范围内将提供连续的、稳定的、全天候的基本服务能力。
整个北斗系统的设计策略是先区域后全球。这里的区域系统就是指面向中国区域以及周边地区，而北斗全球系统的目标则是提供面向全球用户的服务。作为区域系统的星座网络设计，我们充分考虑了组网成本、覆盖范围以及用户需求。区域系统星座由5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组成，同时为了提高区域系统鲁棒性，我们将补充两颗IGSO卫星。下一步建设全球系统，我们将采用5颗GEO卫星和多颗非GEO轨道卫星构成的星座。
知识链接：
鲁棒性
鲁棒性是英文robustness的音译，即系统的稳健性。它是系统在异常和危险情况下生存的关键特性。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。
定位精度是根本
第8颗北斗导航卫星成功发射组网后就可以实现导航定位功能，但之后还会发射多颗卫星，谢总师为我们详细讲解了这个问题。
从导航卫星星座设计来讲，主要考虑四个因素：覆盖范围、可用性、完好性、连续性。
第8颗北斗导航卫星入轨后，从原理上来讲可实现全天24小时对设计区域范围提供连续、稳定服务能力。但是为了提高整个星座的稳健性，我们需要增加一些卫星，这样可使用户在同一时间内接收到更多的卫星信号，能够更方便地解算出来自己的位置。另外，增加卫星数量对提高终端用户导航定位的精度也是相当有好处的。
卫星导航的定位精度是导航系统里最重要的一项指标。卫星导航系统作为一个复杂的巨系统，其定位精度与导航卫星、地面运控、用户终端都有密切关系。从技术上来讲，这几部分都存在着测量误差和时钟误差，而且还有星历误差，大气层、电离层影响，这些都是影响定位精度的重要因素。如果这些误差修正得好，用户机的定位精度就高。
另外，用户机的工作环境可能存在干扰，这也会影响其定位精度。此外就是卫星星座的几何构型，构型好对提高定位精度也是非常有利的。
对于北斗系统来说，前面已经提到过了，整体的设计思路是先区域，后全球。在区域系统里我们设计的定位精度是10米，第8颗导航卫星入轨后，空间段就具备了实现和保证区域系统定位精度的能力。当然，这一能力的实现最后还要和运控系统一块通过测试、验证，特别是通过修正我们的测量误差，把星历误差减小到最小，来保证用户能够实现10米的定位精度。
那么，随着卫星导航定位技术不断发展，北斗系统目前还在建设中，有没有可能通过星上技术的改进来进一步提高定位精度呢?
谢总师认为，导航定位的精度跟卫星是有直接关系的，通过改进卫星是可以提高定位精度的。目前，我们一直在努力提高星上测量精度，提高星上原子钟的稳定性，把测量误差、星地误差减到最小。当然，卫星上采取了一些抗干扰技术和兼容技术，这些技术的使用对提高定位精度也是很有好处的。
兼容合作是方向
在第二届中国导航卫星年会上，目前世界上的四大卫星导航系统都在寻求与其它系统兼容的可能性。那么北斗卫星导航系统与其他系统兼容会带来哪些好处呢?当北斗卫星导航系统与其他导航系统实现兼容互操作之后，可以共同使用吗?
谢总师表示国际上现有的几大卫星导航系统，在提高自己系统的可靠性和服务能力的同时，一直都在开展各系统间兼容互操作研究，北斗导航系统也充分考虑了兼容互操作的要求。
兼容互操作将会给用户带来很多好处，因为用户在同一时间内可以收到更多导航卫星的信息，解算自己的位置、速度、时间就更加方便，同时精度也更高。再一个就是各导航系统采用兼容设计后，可以充分利用宝贵的空间资源。目前，部分企业已开始尝试制造能接收北斗、GPS和GLONASS系统的接收机了。应该说全球四大卫星导航系统达成兼容互操作协议之后，系统间的兼容使用是没有问题的。
他同时希望，用户能够广泛地使用中国自己的卫星导航系统，并提出宝贵的意见。
先区域，后全球
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。谢军总设计师为我们介绍了大致的研制和发射计划
2000年10月、12月，中国成功发射了两颗北斗导航试验卫星。这两颗卫星投入运行以后得到了广泛的应用，其中的RDSS业务(卫星无线电测定服务)和短报文通信业务的应用面越来越广。但是卫星都是有寿命的，一般来讲是8年。所以在北斗导航系统建设过程中，我们充分考虑了北斗试验系统应用现状，在研制和发射计划中首先安排了GEO卫星，GEO卫星保留了北斗试验系统中的RDSS业务和短报文通信业务功能，并增加了新的RNSS业务。在新发射的GEO卫星投入使用、并成功接替试验系统RDSS(网络管理视频系统)业务和短报文通信业务后，我们再行安排后续的发射IGSO卫星和中轨道(MEO)卫星。2010年我们成功发射了5颗北斗卫星，RDSS业务和短报文通信业务已经成功衔接，可以为广大用户提供连续、稳定的服务。同时，北斗系统也开始了RNSS业务的试验验证工作。
知识链接
卫星导航的定位原理
通过测量卫星和地面站之间的距离以及确定它们之间的时钟关系，可以明确卫星的位置信息。在已知卫星的位置和时间信息之后，地面用户同时接收到4颗卫星的导航信号就可以解算出自己的位置，这就是基本的卫星导航定位原理，
中国的第8颗北斗卫星成功发射入轨后，与在轨的多颗GEO卫星和IGSO卫星组成基本系统，在星座覆盖范围内将提供连续的、稳定的、全天候的基本服务能力。
整个北斗系统的设计策略是先区域后全球。这里的区域系统就是指面向中国区域以及周边地区，而北斗全球系统的目标则是提供面向全球用户的服务。作为区域系统的星座网络设计，我们充分考虑了组网成本、覆盖范围以及用户需求。区域系统星座由5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组成，同时为了提高区域系统鲁棒性，我们将补充两颗IGSO卫星。下一步建设全球系统，我们将采用5颗GEO卫星和多颗非GEO轨道卫星构成的星座。
知识链接：
鲁棒性
鲁棒性是英文robustness的音译，即系统的稳健性。它是系统在异常和危险情况下生存的关键特性。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。
定位精度是根本
第8颗北斗导航卫星成功发射组网后就可以实现导航定位功能，但之后还会发射多颗卫星，谢总师为我们详细讲解了这个问题。
从导航卫星星座设计来讲，主要考虑四个因素：覆盖范围、可用性、完好性、连续性。
第8颗北斗导航卫星入轨后，从原理上来讲可实现全天24小时对设计区域范围提供连续、稳定服务能力。但是为了提高整个星座的稳健性，我们需要增加一些卫星，这样可使用户在同一时间内接收到更多的卫星信号，能够更方便地解算出来自己的位置。另外，增加卫星数量对提高终端用户导航定位的精度也是相当有好处的。
卫星导航的定位精度是导航系统里最重要的一项指标。卫星导航系统作为一个复杂的巨系统，其定位精度与导航卫星、地面运控、用户终端都有密切关系。从技术上来讲，这几部分都存在着测量误差和时钟误差，而且还有星历误差，大气层、电离层影响，这些都是影响定位精度的重要因素。如果这些误差修正得好，用户机的定位精度就高。
另外，用户机的工作环境可能存在干扰，这也会影响其定位精度。此外就是卫星星座的几何构型，构型好对提高定位精度也是非常有利的。
对于北斗系统来说，前面已经提到过了，整体的设计思路是先区域，后全球。在区域系统里我们设计的定位精度是10米，第8颗导航卫星入轨后，空间段就具备了实现和保证区域系统定位精度的能力。当然，这一能力的实现最后还要和运控系统一块通过测试、验证，特别是通过修正我们的测量误差，把星历误差减小到最小，来保证用户能够实现10米的定位精度。
那么，随着卫星导航定位技术不断发展，北斗系统目前还在建设中，有没有可能通过星上技术的改进来进一步提高定位精度呢?
谢总师认为，导航定位的精度跟卫星是有直接关系的，通过改进卫星是可以提高定位精度的。目前，我们一直在努力提高星上测量精度，提高星上原子钟的稳定性，把测量误差、星地误差减到最小。当然，卫星上采取了一些抗干扰技术和兼容技术，这些技术的使用对提高定位精度也是很有好处的。
兼容合作是方向
在第二届中国导航卫星年会上，目前世界上的四大卫星导航系统都在寻求与其它系统兼容的可能性。那么北斗卫星导航系统与其他系统兼容会带来哪些好处呢?当北斗卫星导航系统与其他导航系统实现兼容互操作之后，可以共同使用吗?
谢总师表示国际上现有的几大卫星导航系统，在提高自己系统的可靠性和服务能力的同时，一直都在开展各系统间兼容互操作研究，北斗导航系统也充分考虑了兼容互操作的要求。
兼容互操作将会给用户带来很多好处，因为用户在同一时间内可以收到更多导航卫星的信息，解算自己的位置、速度、时间就更加方便，同时精度也更高。再一个就是各导航系统采用兼容设计后，可以充分利用宝贵的空间资源。目前，部分企业已开始尝试制造能接收北斗、GPS和GLONASS系统的接收机了。应该说全球四大卫星导航系统达成兼容互操作协议之后，系统间的兼容使用是没有问题的。
他同时希望，用户能够广泛地使用中国自己的卫星导航系统，并提出宝贵的意见。