中國航天科技集團權威專家介紹“北斗”導航奧秘

　　日前有關方面宣布，“北斗”衛星導航系統于去年底正式向亞太大部分地區提供連續無源定位、導航、授時等服務。

　　自2011年12月27日“北斗”衛星導航系統提供試運行服務以來，該系統運行穩定，已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等應用領域，產生了顯著的經濟、社會效益。在中國科協與中國航天科技集團五院聯合舉辦的“科學家與媒體面對面再次走近‘北斗活動中，權威專家介紹了有關“北斗”導航的奧秘。

　　空間段、地面段、用戶段

　　導航系統分三部分

　　衛星導航系統由空間段、地面段、用戶段三部分組成。其中空間段由分布在不同軌道的14顆衛星組成，即由5顆地球靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星和4顆中圓地球軌道衛星組成“北斗”區域性導航衛星星座。在這個星座中，5顆地球靜止軌道衛星+5顆傾斜地球同步軌道衛星是核心，一旦有衛星失效或者處于在軌維修狀態，4顆中圓軌道衛星可以起到部分替代作用。“北斗”導航衛星總設計師楊慧表示，對于限定區域的服務區而言，“5+5+4”的混合星座結構具有最佳的“魯棒性”(即穩健性)和經濟性，最符合“少花錢多辦事”的原則。

　　地面段由主控站、上行注入站和監測站組成。而用戶段由北斗用戶終端以及與其它導航系統相互兼容的終端組成。

　　“北斗”區域衛星導航系統的主要功能是：定位、測速、單雙向授時、短報文通信；服務區域為中國及部分亞太地區；定位精度優于10米；測速精度優于0.2米/秒；授時精度50納秒；短報文通信120個漢字/次。

　　多普勒測速導航、時間距離導航

　　衛星導航方法有兩種

　　衛星導航的方法有兩種，一種是多普勒測速導航，另一種是時間距離導航。

　　所謂多普勒測速導航的原理是，導航衛星發出的無線電頻率是不變的，但由于導航衛星在高速運動，相對地面的觀測者來說，頻率會發生變化。由遠而近時，頻率會增高；由近而遠時，頻率會降低，這與我們站在鐵路旁聽火車汽笛聲一樣，由遠而近時，聲音越來越尖銳；由近遠去時，聲音越來越低沉。這種現象被稱為多普勒效應。飛機、輪船、車輛等用戶，通過測量導航衛星無線電波的多普勒頻移，就可以推算自己與導航衛星之間的距離變化率。

　　所謂時間距離導航的原理是，用戶通過測量從導航衛星發出的導航信號的傳播時間，推算自己與導航衛星之間的距離，從而確定自己的瞬時所在位置。

　　目前，衛星導航系統已經發展到第二代，第一代采用多普勒測速定位，而第二代采用時間測速導航定位。

　　衛星導航系統又分有源(主動式)和無源(被動式)兩種，區別在于，前者的用戶端需要主動發出信號，而后者的用戶端只需被動接收信號。

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