大数跨境

北斗导航--生命的保障

北斗导航--生命的保障 复旦微电子集团
2015-04-30
1
导读:2015年4月25日14时11分,尼泊尔发生8.1级地震,地震发生后中国政府启动了地震应急响应,派出现场工作

2015 425 1411分,尼泊尔发生8.1级地震,地震发生后中国政府启动了地震应急响应,派出现场工作队赶赴灾区开展应急处置工作,厦门蓝天救援队就是中国奔赴尼泊尔的一支救援队。本次救援与往次不同的是,救援队带去了由厦门消防指挥中心配发的北斗导航定位通讯系统,该系统可以通过卫星传送信息,在移动通讯设施被损坏的情况下,救灾现场仍然能通过“北斗”卫星导航系统与指挥中心保持通讯畅通。

中国北斗卫星导航系统(BDS)

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度 10,测速精度 0.2/秒,授时精度10纳秒。

定位原理

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,35颗卫星在离地面2万多千米的高空上,以固定的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知,在接收机对卫星观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,XYZ和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。

卫星定位实施的是到达时间(时延)的概念:利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。

卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供接收机接收。由于传输的距离因素,接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟,通常称之为时延,因此,也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码,一旦两个码实现时间同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。

每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间,而全球监测站网保持连续跟踪。

导航原理

卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差,称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差,伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,使得民用的定位精度只有数十米量级。为提高定位精度,普遍采用差分定位技术(如DGPSDGNSS),建立地面基准站 (差分台)进行卫星观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分定位技术,定位精度可提高到米级。

北斗卫星导航系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,特别是在2008北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。预祝厦门蓝天救援队在北斗卫星导航系统的帮助下在尼泊尔的救援工作顺利,安全返回祖国。同时也为尼泊尔灾区的人民祈福“愿逝者得心灵皈依,生者恢复身心健康!”

【声明】内容源于网络
0
0
复旦微电子集团
国内从事超大规模集成电路的设计、开发和提供系统解决方案的专业集团公司。公司于1998年创办,是国内成立最早、首家上市的股份制集成电路设计企业。现已形成安全与识别、智能电表、非挥发存储器、智能电器四大成熟的产品线和系统解决方案。
内容 421
粉丝 0
复旦微电子集团 国内从事超大规模集成电路的设计、开发和提供系统解决方案的专业集团公司。公司于1998年创办,是国内成立最早、首家上市的股份制集成电路设计企业。现已形成安全与识别、智能电表、非挥发存储器、智能电器四大成熟的产品线和系统解决方案。
总阅读379
粉丝0
内容421