为什么不能用通信卫星进行导航定位?

作者: 科技在线  发布:2019-06-22

  用通信卫星可以实现导航定位,而且,中国还真有这么一个系统,叫做中国区域导航系统,China Area Positioning System,简称CAPS。对于非这一专业内的人来说,GPS已经成了卫星导航的代称了,对北斗的发展历程都不熟悉,更不用说CAPS。这里为大家普及下关于北斗和CAPS的相关知识。

  中国的北斗卫星导航系统是分三步走的,第一步就是部署位于中国上空的3颗地球同步轨道卫星。该阶段就是北斗一代,也就是大家还算比较熟悉的有源定位阶段,从2003年开始就提供服务,如果用户想要进行定位,是需要先给卫星发送请求的,并不只是像GPS一样的只要单向接收就行。双向就意味着可以通信,所以北斗一代还有一个功能就是短报文,可以通过北斗卫星发送短信息,这对出海的渔民来说相当实用,这一功能也顺理成章的在后续的北斗更新迭代中保留了下来。但是,由于是有源定位,在军事上相当于电磁暴露,并不利于隐蔽。但无论如何,北斗一代算是解决了中国在卫星导航方面的有无问题。

  北斗二代,也就是现在正在运行对外提供服务的系统,是一个既包含了北斗一代有源定位和短报文功能,又有和GPS一样,用户只需要单向接收的系统,包含了地球同步轨道卫星GEO,倾斜地球同步轨道卫星IGSO,以及和GPS一样的中地球同步轨道卫星MEO,实现了亚太地区的覆盖,从2013年开始对外提供服务。

  现在正在发展的是北斗三号,北斗三号是提供全球覆盖的,这也是北斗三步走当中的第三阶段。根据新闻报道,从2017年年底开始,北斗三号卫星将陆续发射,2020年就将正式完成部署。

  实际上,在北斗一代发展的同一时期,中科院国家天文台和国家授时中心也在同步发展一个卫星导航系统,这就是CAPS。

  CAPS利用位于中国上空的通信卫星进行定位,原理就是地面站通过通信卫星向用户转发导航信号,由于地面站和通信卫星间的距离已知,用户接收至少3颗通信卫星信号后可以解出自己的坐标及时间信息。

  通过CAPS系统定位需要有一个高程计,因为通信卫星一般都位于地球同步轨道GEO,用户和这些通信卫星几乎位于同一平面,这就意味着立体性不好,高程计提供的高度h的加入正好能够得到4个方程,以此,可解析出用户三维坐标和时间。

  根据一些公布的资料,CAPS能够提供10~20米左右的精度,可以说,也是解决了中国卫星导航的有无问题。

  1、便宜。由于直接采用了通信卫星,可以通过运营商租用通信卫星一定带宽,免去专门的导航卫星研发费用,也有利于快速部署。

  2、原子钟精度高。由于通信卫星仅仅是一个转发器,导航信号的稳定性和精确性主要由地面来保障,地面上可以部署精度更高的原子钟。

  1、可靠性差。CAPS系统的运行完全依赖地面,一旦地面设施故障,整个系统都将不可用。

  2、需要额外设备。由于通信卫星的空间分布结构限制,用户可能需要自带高程计来得到自己的高度坐标。

  北斗一代和CAPS都是在2000年左右开始部署,虽然有一些缺陷,但是毕竟使中国有了自己独立的卫星导航系统,解决了有无问题。毕竟,以中国当时的经济实力,要支撑一个投入数百亿的全球卫星导航系统确实有点吃力。

  本文转载自“知乎”,原标题《为什么不能用通信卫星进行导航定位?》,作者 哆啦A攻城狮(中国科普作家协会会员)

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本文由565.net亚洲必赢于2019-06-22日发布