雙星定位計算法趕超GPS三星定位公式,北鬥導航做到了獨步全球

2020-12-16 科學新資訊
北鬥導航系統

近日,北鬥三號基本系統正式向全球提供基本導航服務,中國北鬥距離全球組網的目標邁出了實質性的一步。回首來路,不論是先驅者「燈塔計劃」的未果而終、雙星定位系統概念的提出,還是北鬥一號系統從無到有,北鬥二號系統正式提供區域服務,再到北鬥三號以昂揚的姿態走向世界……穿越激蕩四十餘年,北鬥趟出了一條獨特的發展道路,在導航領域成就了一段波瀾壯闊的東方傳奇。

雙星定位概念圖

雙星定位是觀測兩個天體進行定位、定向的導航方法。北鬥衛星導航定位系統的定位構成主要有兩顆地球靜止軌道衛星、地面中心站、用戶終端,該導航定位系統的基本工作模式為雙星定位。那麼什麼是雙星定位呢?雙星定位就是以2顆在軌衛星的已知坐標為圓心,各以測定的衛星至用戶終端的距離為半徑,形成2個球面,用戶終端將位於這2個球面交線的圓弧上。地面中心站配有電子高程地圖,提供一個以地心為球心、以球心至地球表面高度為半徑的非均勻球面。用數學方法求解圓弧與地球表面的交點即可獲得用戶的位置。在定位時用戶終端向定位衛星發送定位信號,由信號到達定位衛星時間的差值計算用戶位置,又被稱為「有源定位」。這也使得我國北鬥衛星導航定位系統擁有了一個獨步全球的特色—短報文服務。

雙星定位設想

雙星導航定位可以用較低的費用、在較短的時間建成一個用於區域導航定位的系統。據估計,雙星定位可使定位精度達到10米以內。而且這種方法還能將導航、定位和通信三者結合起來,因而大大擴大了應用領域。利用雙星體制能進行區域導航定位,也能擴展到進行全球定位。我國研製部署的北鬥導航衛星就是在雙星定位理論的基礎上建立起來的,該定位系統由兩顆地球靜止衛星、一顆在軌備份衛星、中心控制系統、標校系統和各類用戶機等部分組成。北鬥衛星導航系統在地球赤道平面上設置2顆地球靜止衛星,赤道角距約60度,這是按照我科學家獨立原創雙衛星定位計算方法的要求布置的。

我國北鬥衛星

在北鬥工程誕生之前,我國曾在衛星導航領域苦苦摸索,在理論探索和研製實踐方面都開展了卓有成效的工作。立項於上世紀60年代末的「燈塔計劃」作為先驅者,雖然最終因技術方向轉型、財力有限等原因終止,卻如同黑夜中的一盞明燈,為我國積累了寶貴的工程經驗。接下來,北鬥是一步跨到全球組網還是分階段走?當時引發了爭議。最後,還是確定下來了「先區域、後全球」的思路,「三步走」的北鬥之路由此鋪開。因為當時用戶還集中在國內、周邊,因此『先區域、後全球』的技術途徑更符合中國國情。方案確定下來後,我國科學家經過刻苦的鑽研成功建立了具有中國特色的雙星定位數學理論的計算方法。努力奮鬥到今天,我國已經完成了北鬥衛星的設計理論和設備生產的全面國產自主化,未來我們將推開新時代的大門,保持中國北鬥初心不變,力爭2020年實現服務範圍覆蓋全球,到2035年建設成為一個「更加泛在、更加融合、更加智能」的綜合時空體系。

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  • 北鬥定位,怎麼用?你的手機帶北鬥定位嗎?
    你的手機帶北鬥定位嗎?北鬥定位,怎麼用你知道嗎?大部分2013後的中高端機型都會帶北鬥定位,不但有北鬥定位,還有GLONASS和AGPS,現在的手機很少只有美國的GPS的,大部分都是整合的。我想既然成為民用技術,大概手機都可以搜北鬥吧,這是國人自己家的品牌,用著應該更舒服。導航都很發達,確實為民眾帶來了不小的福利,出門全程靠導航,試想在以前沒有導航出個遠門,光問路也不一定走出來,而且迷路也是常有的,有哪些手機支持北鬥定位系統?
  • 汽車定位器上的雙星定位是什麼?
    自從我國北鬥衛星定位系統成功組網以來,和定位系統有關的應用產品與晶片製造商,紛紛在自己的產品上標註了雙星定位。那麼這雙線定位指的是什麼?又有哪些使用上的優勢?要說雙星定位,我們我們就要討論一下GPS的歷史,在北鬥組網應用之前,我們通常用的是U-blox的GPS晶片,當然不只是在定位器上,還有很多應用在車載導航與手機定位上,經過多年的沉澱,這個行業跟定位有關的產品,我們都喜歡稱之為GPS,也是GPS的由來,但從正確的說法來講,它是一種廣泛的表達。
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  • 手機定位是怎麼做到的?
    美國全球定位系統(簡稱GPS),是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區(98%)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。該系統於2007年開始運營,當時只開放俄羅斯境內衛星定位及導航服務。到2009年,其服務範圍已經拓展到全球。該系統主要服務內容包括確定陸地、海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。"格洛納斯"系統標準配置為24顆衛星,而18顆衛星就能保證該系統為俄羅斯境內用戶提供全部服務。
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    iPhone12 系列支持北鬥導航定位系統蘋果(中國)官網顯示,iPhone12 系列(包括Pro系列)在定位功能方面,內置GPS、GLONASS、Galileo、QZSS及北鬥,支持數字指南針、無線區域網、
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    gps定位器 地圖導航 大小: 8.45MB
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    對智能鎖有一定了解的都知道,無線模塊是共享單車智能鎖的核心硬體,包括: GPS定位模塊、全球通訊模塊、中心控制單元、藍牙模塊、機電鎖車裝置等。SKYLAB的北鬥定位模塊(多模)是集北鬥&GPS定位功能的小型化模塊,模塊集成度高、功耗低、兼容接收GPS/BDS/GLONASS/GALILEO衛星導航信號,可以實現載體的實時定位、授時、測速等功能,非常適合系統大規模應用的需求;能夠在維持最低系統功耗的同時擁有最大靈敏度,內部Flash可以進行程序升級以支持不同的應用;擁有額外的前置LNA用於優化RF性能,易於與天線集成,且前置SAW濾波器加強了抗幹擾性能
  • 釐米級定位、300萬年誤差一秒 北鬥系統這些「絕活」很強大
    定位準增強後定位達釐米級導航衛星能力強不強,首先要看定位準不準這個基本功。北鬥系統的水平和高程定位精度實測均優於5米,通過遍布全國2600個地基增強站組成的地基增強系統,可以提供米級、分米級、釐米級等增強定位精度服務。
  • 釐米級定位、300萬年誤差一秒……北鬥系統這些「絕活」很強大
    導航衛星能力強不強,首先要看定位準不準這個基本功。北鬥系統的水平和高程定位精度實測均優於5米,通過遍布全國2600個地基增強站組成的地基增強系統,可以提供米級、分米級、釐米級等增強定位精度服務。拿汽車導航舉例,原來能定位到車在哪條路,現在能知道車在主路還是輔路,以後北鬥可以精確定位到哪條車道。  北鬥高精度定位服務提供商 陳金培:這個基站基本上覆蓋了中國的大部分地方,除了少部分無人區以外。同時為了支持整個自動駕駛的發展,在中國的所有的高速公路是全程覆蓋的。  您在使用導航中,有沒有遇到進隧道、進地下室沒有GPS信號的情況?
  • 中國北鬥已經全球組網,為何國人定位還是使用GPS?
    今年7月,北鬥三號衛星定位系統全面開通,中國人正式擁有了自己的定位系統。這個消息的傳出振奮了所有人的心。組網後的北鬥擁有更加精細的精確度,能夠提供更加優秀的服務。最為關鍵的是,擁有了北鬥之後我們再也不用害怕美國人關閉GPS,當年的銀河號事件再也不會發生,這才是北鬥最重要的意義。
  • 北鬥是個啥?七個問題看懂北鬥全球導航系統
    北鬥衛星導航系統是中國著眼於國家安全和經濟社會發展需要自主建設運行的,可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務,屬於國家重要時空基礎設施。  北鬥的發展經歷三代,北鬥一號系統2000年年底建成,是一個試驗系統,向中國提供服務。2007年至2012年,北鬥二號系統建成,向亞太地區提供服務。
  • 關於北鬥定位系統和「北鬥地圖APP」,你應該了解的幾點
    我國自建的北鬥導航系統大家可能都有所耳聞了,而前段時間冒出來一個蹭熱點的「北鬥地圖APP」。居然還被一些媒體爭相報導,還有媒體打出了標題寫著:「別了,美國人的GPS!5月起,導航就用中國北鬥」。之後,人民日報出面公開點名批評。民眾們才恍然大悟:原來所謂的北鬥地圖APP和導航定位系統並不是一個概念。