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北斗导航系统没有在全球范围内建立地面站,怎么进行全球导航? 第1页

  

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一般来说有2个方案:

1、逐步在全球建立地面站

2、星间链路


一步一步讲,首先卫星导航系统由三部分组成:

这里谈地面控制部分的作用[1]

主控站:

  1. 负责管理、协调地面监控系统中各部分的工作;
  2. 根据各监测站送来的资料,计算、预报卫星轨道和卫星钟改正数,并按规定格式编制成导航电文送往注入站;
  3. 调整卫星轨道和卫星钟读书,当卫星出现故障时,负责修复或启用备用件以维持其正常工作。无法修复时,调用备用卫星去顶替它,维持整个系统正常可靠地工作。

监测站:

  1. 对视场中的各GPS卫星进行伪距测量;
  2. 通过气象传感器自动测量并记录气温、气压、相对湿度(水气压)等气象元素;
  3. 对伪距观测值进行改正后再进行编辑、平滑和压缩,然后传送给主控站。

注入站:将接收到的导航电文存储在微机中,当卫星通过其上空时,再用大口径发射天线将这些导航电文和其他命令分别“注入”卫星。

通信和辅助系统:地面通信线、海底电缆以及卫星通信等联合组成。

导航电文[2]导航电文是由卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码,也称为数据吗(D码)。

可以看到,导航电文是这样产生并注入到卫星中的

卫星存储了及时更新的导航电文才能保证定位的精度,这与地面段的工作息息相关。

在去年7月,伽利略卫星导航系统发生故障:

引用[3]:根据伽利略主管机构的说法,这次整个系统故障是其位于意大利的“精密时间设施PTF”出了问题,PTF是用来做什么的,PTF: Precision Timing Facility, responsible for the generation of a physical realization of Galileo System Time (GST) which is provided to all elements for time synchronization purposes.也就是说,PTF是整个伽利略卫星导航系统的时间维持设施,他挂了也就是相当于整个伽利略系统失去了时间来源。

在产生导航电文中的某一部出现了问题,导致定位精度降低,主控站每天都会对定位精度进行评估

在北斗官网就可查到

定位精度过低,就会导致整个系统停止工作。

重新启动系统需要经过长时间迭代,定位精度才能逐渐提高。

然后我们看GPS的地面段组成:

王老师的PPT

GPS地面段覆盖全球,保证了空中的任何一颗卫星都可以被监测,都可以及时接受指令,保证系统的稳定运行。

而北斗在2012年之前仅在国内建立了监测站、主控站(西安)、注入站,在地球的另一面的卫星我们无法观测、无法发送指令,所以科学家提出了两个方案。

1、全球建站

2013年,我国在巴基斯坦建成北斗导航系统首个海外监测站[4][5]

然后我就没搜到更多消息,评论指出现在已经不考虑在海外建站,所以现在仅剩下“星间链路”这个方案。

2、星间链路

在前两代卫星导航系统都是局域性导航系统,国内建监测站、注入站就基本满足要求。而第三代北斗卫星导航系统需要覆盖全球,所以从第三代的第一颗北斗卫星开始,都附加了一项功能:星间链路,星间链路是对地面站无法覆盖全球的一种解决方案。

  1. 星间链路连接的卫星可以互相观测,代替了监测站
  2. 卫星之间信息传输和交换,代替了注入站

这样,地面段无法观测、注入的卫星也可以通过可观测、注入的卫星联系起来。

写完这么多能有几个赞呢

参考

  1. ^ 《GPS测量与数据处理》李征航,黄劲松著;武汉大学出版社2010,09,P43
  2. ^ 《GPS测量与数据处理》李征航,黄劲松著;武汉大学出版社2010,09,P55
  3. ^如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务? https://www.zhihu.com/question/334689391/answer/748344985
  4. ^北斗卫星导航系统首个海外监测站圆满建成 http://www.scio.gov.cn/ztk/xwfb/2013/gxbjhbdwxdhxttgqyfwyznqk/jlhz1/Document/1357410/1357410.htm
  5. ^北斗系统服务一周年:国内外建十多个监测站 http://scitech.people.com.cn/n/2013/1227/c1007-23958091.html



  

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