1.導航衛星的作用
導航衛星(navigation satellite):從衛星上連續發射無線電信號,為地面、海洋、空中和空間用戶導航定位的人造地球衛星。衛星導航系統的空間部分。導航衛星裝有專用的無線電導航設備,用戶接收導航衛星發來的無線電導航信號,通過時間測距或多普勒測速分別獲得用戶相對于衛星的距離或距離變化率等導航參數,并根據衛星發送的時間、軌道參數,求出在定位瞬間衛星的實時位置坐標,從而定出用戶的地理位置坐標(二維或三維坐標)和速度矢量分量。由數顆導航衛星構成導航衛星網(導航星座),具有全球和近地空間的立體覆蓋能力,實現全球無線電導航。導航衛星按是否接收用戶信號分為主動式導航衛星和被動式導航衛星;按導航方法分為多普勒測速導航衛星和時差測距導航衛星;按軌道分為低軌道導航衛星、中高軌道導航衛星、地球同步軌道導航衛星。世界四大衛星導航系統是美國的全球定位系統(GPS)、前蘇聯/俄羅斯的全球導航衛星系統(GLONASS )、歐洲航天局的伽利略衛星定位系統和中國的北斗導航衛星定位系統。
1960年 4月美國發射了第一顆導航衛星子午儀1B。此后,美國、蘇聯先后發射了子午儀宇宙導航衛星系列。通過國際間合作還發射了具有定位能力的民用交通管制和搜索營救衛星系列。
美國全球定位系統(GPS)和蘇聯全球導航衛星系統(GLONASS )是以衛星星座作為空間部分的全球全天候導航定位系統。GPS采用18顆工作星和3顆備份星組成GPS空間星座。GLONASS采用24顆工作星和3顆備份星組成GLONASS空間星座。
(圖為伽利略衛星定位系統模擬圖)
目前我國也有了自己導航衛星“北斗導航衛星定位系統”,是區域性有源三維衛星定位與通信系統,英文縮寫CNSS。它是繼美國的GPS、俄羅斯的CLONASS之后的第三個成熟的衛星導航系統
2.導航衛星有什么作用
【導航衛星】,其實就是設在天上的無線電導航臺,也可以說是當今的“羅盤”。
目前已有不少國家利用人造地球衛星導航。
這種導航方法的優點主要是:可以為全球船舶、飛機等指明方向,導航范圍遍及世界各個角落;可全天候導航,在任何惡劣的氣象條件下,晝夜均可利用衛星導航系統為船舶指明航向;導航精度遠比磁羅盤高,誤差只有幾十米;操作自動化程度高,不必使用任何地圖即可直接讀出經、緯度;導航設備小,很適宜在艦船上安裝使用。于是,衛星導航系統應運而生了。
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導航衛星
導航衛星(navigation satellite):從衛星上連續發射無線電信號,為地面、海洋、空中和空間用戶導航定位的人造地球衛星。
衛星導航系統的空間部分。導航衛星裝有專用的無線電導航設備,用戶接收導航衛星發來的無線電導航信號,通過時間測距或多普勒測速分別獲得用戶相對于衛星的距離或距離變化率等導航參數,并根據衛星發送的時間、軌道參數,求出在定位瞬間衛星的實時位置坐標,從而定出用戶的地理位置坐標(二維或三維坐標)和速度矢量分量。由數顆導航衛星構成導航衛星網(導航星座),具有全球和近地空間的立體覆蓋能力,實現全球無線電導航。導航衛星按是否接收用戶信號分為主動式導航衛星和被動式導航衛星;按導航方法分為多普勒測速導航衛星和時差測距導航衛星;按軌道分為低軌道導航衛星、中高軌道導航衛星、地球同步軌道導航衛星。世界四大衛星導航系統是美國的全球定位系統(GPS)、前蘇聯/俄羅斯的全球導航衛星系統(GLONASS )、歐洲航天局的伽利略衛星定位系統和中國的北斗導航衛星定位系統。
3.導航衛星的功能是什么
http://163.13.137.130/project/other/satellite/* 衛星導航 衛星導航系統是把導航臺設置在人造衛星上的一種導航系統。
由於衛星離地高度很高,因此其輻射的無線電波的覆蓋區域很大,只要有一定數量的導航衛星,即可為全球提供不受天氣、時間變化影響的導航服務。 與利用恒星進行導航的天文導航不同,天文導航只能進行測角,而衛星導航由於可在人造衛星上裝備無線電發射機,因此可以對用戶與衛星之間的距離及距離變化率進行測量,并由此確定用戶的位置。
衛星導航系統一般由三個部分組成 (1).太空部分即導航衛星 衛星的正確位置是導航的基準,衛星上需要有精密的時間基準,按一定時間向用戶發布衛星的位置參數(星歷),以便用戶隨時可以知道衛星的精確位置。 (2).地面控制部分 首先為了保證導航精度,有必要建立一些能夠跟蹤衛星運動軌跡的跟蹤站(亦稱監控站)。
跟蹤站得到的衛星數據經初步計算后送到主控站。由主控站的計算中心計算后把需要的數據通過輸入站向衛星傳送,并儲存在衛星的儲存器內,由衛星按時向用戶發布。
除此之外,地面站可與航空交通管制系統和通信網相連接,利用衛星中繼,實現用戶與管制中心的通信,還可利用衛星進行遇難飛機的搜尋,監視大海上空航路上的飛機間隔等。 (3).用戶設備 用戶設備要有與導航衛星相應的搜索、跟蹤及利用衛星發射的電波進行測角、測距或測距離變化率的功能,并通過計算給出飛機的位置。
世界上得到廣泛應用的衛星導航系統有子午儀系統(Transit)或稱海洋導航衛星系統(NASS)和全球定位系統(GPS)或稱導航星系統(NAVSTAR)。NNSS系統由六顆低軌道衛星組成,定點多次測量求均值精度達到幾十米。
NNSS衛星運行的軌道都通過地球南北極上空與地球子午線一致,因此又稱子午儀系統。 子午儀系統有一些缺點 (1).定位不連續、不即時 衛星不能連續在觀測者視野內出現,不能連續接收衛星信號進行定位。
一次成功的定位需10~20分鐘,僅適用於低動態用戶。 (2).提供的是二維的經緯度座標,不能給出高度。
(3).衛星運行高度低,受到大地表面大氣的嚴重影響。 1994年3月10日24顆GPS工作衛星進入預定軌道,系統全面運行。
前蘇聯1978年開始研制全球導航衛星系統GLONASS。該系統與GPS相似,也由24顆衛星組成空間星座,也可為海洋、陸地和空間用戶提供位置、速度和精密時間,但衛星運行軌道、發射頻率和所采用的座標系統等方面與GPS不相同。
1996年1月8日GLONASS的24顆衛星的完整星座已經建成,系統投入正常運行。 目前已推出可接收GPS信號與GLONASS信號的接收機,這種接收機可用於接收兩種系統48顆衛星中任意組合的四顆衛星的信號來定位。
由於可用衛星數增加了一倍,用戶的定位精度明顯提高。 因而在航空導航中能得到廣泛應用的主要是全球定位系統GPS與俄羅斯的GLONASS系統,下面僅對GPS系統作簡要的介紹。
GPS組成 GPS衛星 一.GPS衛星發射 Block-Ⅰ衛星為美國在1978年2月22日至1985年10月9日所發射的11顆實驗衛星,利用這些衛星對所研制的GPS接收機進行一系列GPS系統試驗。 1989年美國發射工作衛星Block-Ⅱ。
此衛星設計工作壽命為7.5年,實際上可達10年。 Block-Ⅱ衛星與Block-Ⅰ衛星有些不同: (1).增加了發現和監測核爆炸作用的傳感器。
(2).增加了誤差自動檢測能力。 (3).增加了選擇可用性技術,人為引入誤差降低C/A碼精度。
(4).增加了反電子欺騙能力。 Block-ⅡA為在使用的GPS衛星,第一顆於1990年11月26日發射。
它與Block-Ⅰ衛星比較增強了軍事應用功能,擴大了數據存儲容量,并且具有互相通信能力,其中有的還帶有反光鏡,可用於雷射跟蹤。 Block-ⅡR是GPS工作衛星的替補衛星,它的特點是采用氫原子鐘,比Block-Ⅱ使用的銫原子鐘穩定度提高了一個量級。
另外,衛星改進了通信設備,提高了衛星的軌道調整能力,明顯改善衛星自主性,它無須地面控制,自主校正可持續工作六個月。到1999年發射21顆Block-ⅡR衛星,實現這個計劃可將精密定位服務(PPS)由原來的10m提高到6m。
第五代GPS衛星為Block-ⅡF,已簽訂制造合約,計劃2001年或2002年發射。該衛星要求增加衛星的工作壽命,增加功能,并發射第二個民用信號。
二.GPS衛星星座 通常24星都發射信號,有效工作。當衛星故障,為提供允許的最差覆蓋至少需要21顆衛星正常工作。
這樣,地面用戶在15度仰角上可同時觀測到4~8顆衛星;若仰角進一步降到五度,有可能最多同時觀測到12顆衛星。 三.選擇可用性及反電子欺騙技術 美國限制民用用戶獲得高的GPS定位精度采用了兩種措施: (1).選擇可用性技術SA(Selective Availability) 實施SA政策,就是在衛星上采用一種技術,人為將誤差引入衛星鐘和導航數據,降低GPS定位精度,不能使非特許用戶利用C/A碼獲得高精度定位。
(2).反電子欺騙技術 P碼可以滿足高精度定位要求,具有高度保密性,原計劃只供美國軍方和特許的的用戶使用。但后來P碼的編碼方式公布,P碼接收機在市場上也可買到。
另外,敵對一方可以發射虛假的P碼信號,進行電。
4.衛星導航系統的主要用途
(1)陸地應用,主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、市政規劃控制等;
(2)海洋應用,包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監測等;
(3)航空航天應用,包括飛機導航、航空遙 感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。
5.簡述GPS衛星的主要作用
⑴為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。
⑵在區域地理環境研究中的應用。
如:野外調查是區域地理環境研究常用的方法之一,全球定位系統可以幫助野外考察人員確定考察點的地理位置(經度和緯度)、高程(海拔),從而可在野外調查中獲得更為精準的數據。
⑶ 在日常生活中應用——GPS導航
無論是在何時何地,只要擁有GPS信號接收機,就能知道自己前進的方向和所處的地理坐標。利用GPS為導航服務也成為—種新興的行業。
GPS汽車導航汽車導航裝置可顯示城市道路圖和該車的位置。駕駛員輔入出發點和目的地的地名然后從系統顯示的可行路線中選擇其中的一條。系統除動態顯示該車的位置》L還通過語音提示 引導駕駛員把車開到目的地。