中國北斗簡單原理隨筆

2021-09-12 19:02:21 字數 2250 閱讀 5808

博主本科大二的時候負責乙個海上浮漂的專案,我們流動網路基本距離岸邊一般10海浬也就完全沒有訊號了,所有海上目前最為常見的就是衛星通訊。而我們使用的就是我們國家自主開發的北斗通訊。北斗的短報文通訊。

首先我們應該知道的是:

1 gps是不能進行通訊的,只能被動定位

2 美國的銥星全球性衛星移動通訊系統是可以通訊的,但是通訊是按位元組收費的,每個月有月租,超過部分按位元組收費.

3 目前北斗是可以定位也可以短報文通訊。

gnss(全球導航衛星系統)

現在世界上真正實現全球衛星定位的只有美國的gps、俄羅斯的glonass、歐盟的galileo、中國的bds

衛星定位的詳細原理參考如下

北斗和gps的不同,可以參考下文章

劃重點了! 劃重點了! 劃重點了!

博主認為可以簡單的這樣理解。空間裡需要定位乙個位置(座標),需要三個未知數,x、y、z,但是由於接收機的時鐘存在誤差,又多了乙個未知數,所以一共四個未知數,所以接收機只要能收到4個衛星的訊號就能實現定位了,我們知道的是衛星的位置(通過星曆廣播),通過

衛星傳送訊號和接收機的時間差 * 訊號的傳播速度 = 接收機和衛星之間的距離

這樣四個方程式就可以解出經度、維度、高程、時間四個值。(這裡補充說明一下,一般接收機一般可以搜到4顆以上的衛星,四顆是理論在任何時刻在任何位置都可以保證可以接收四個衛星訊號,這裡接收機可以通過訊號強度等資訊結算出最優的位置)

那麼問題來了,訊號傳播速度約等於光速(一般取3*108m/s),所以對時間要求之高可以想象(如果要求測量的距離誤差小於1cm時,則訊號傳播時間的測定誤差應小於 0.03ns),說到這就是時間的問題,乙個是衛星的時鐘精度,這個我們認為就是衛星播報精確時間,還有乙個是訊號在傳播的過程中的穿過電離層、對流層訊號時延(這裡我們不考慮另乙個比較重要的影響點:衛星軌道誤差,即同步衛星並不是完全的與地球同步,需要經常校準其位置。由衛星軌道誤差帶來誤差一般在5m以內)

解決辦法:

為了解決上面的訊號傳輸的過程中訊號穿過電離層、對流層等訊號的影響問題,但是這些問題是不是都有乙個共同的問題,在一片區域內的影響程度差不多。所以如果我們將一台接收機安置在某個固定基站上。根據基站已知精密座標,計算出基站到衛星的距離改正數,並由基站實時將這一資料傳送出去。使用者接收機在接受衛星資料的同時,也接收到基準站發出的改正數,並對其定位結果進行改正,從而提高定位精度。這就是gps解決方案。其實踐精度可達到誤差1公尺。

如果實現全球定位的話,是不是要在全球一些位置建上基站,這顯然不是乙個簡單的事情,美國採用(gps系統在全球建 5個監控站,1個主控站和3個注入站以保證衛星執行,這些站都設在美國國土上,並且在全球分布很均勻。包括美洲大陸的美國本土,太平洋的**和夏威夷、印度洋的迭哥枷西亞以及大西洋的阿森松群島。將基站建在其他國家,一定程度上也增加了其安全風險),中國沒採用。

這裡後建設的北斗就有自己的後發優勢,gps使用雙頻訊號,北斗使用三頻訊號。可以更好的消除高階電離層延遲影響。提高定位可靠性,增強資料預處理能力,大大提高模糊度的固定效率。

詳細實現原理參考部落格:

類似於手機的簡訊功能,民用北斗目前可以一次傳送最大約80位元組(實踐得,一般實際使用最大傳送72位元組,再高增加失敗的機率),最高傳送頻度為60秒。08年汶川**的時候,震區唯一的通訊方式就是北斗一代通訊。而且相對於銥星衛星通訊來說,北斗收費是較為實惠的,一般是按年收費,就像你辦乙個限速的不限量**,用不用一年就是哪些錢(我沒記錯的話是一年500元),而銥星是按照位元組收費的,就像除了每個月的月租給你一定的位元組,超出的部分按位元組收費。

寫在最後:雖然我國北斗還是有一定的不足,但是在當時較為惡劣的研發環境之下,其發展速度之快,對北斗建設的科研者來說是乙個非常大的成功。博主也為建設北斗的工作者們點讚!!!

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