大眾GPS系統(tǒng)多少

2025-03-13 14:24:02 作者:資訊小編

九天探月,五洋捉鱉,是中國(guó)人自古以來(lái)的英雄氣概。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),精確的導(dǎo)航和定位系統(tǒng)是必不可少的。早在航海時(shí)代,為了不在浩瀚的海洋中迷路,人類發(fā)明了各種導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

地理大發(fā)現(xiàn)時(shí)代的地圖

在行軍和戰(zhàn)斗中,地圖和導(dǎo)航的作用更深!從古至今,因地圖錯(cuò)誤、路線錯(cuò)誤而最終功虧一簣的戰(zhàn)役可以說(shuō)是層出不窮。比如眾所周知的滑鐵盧戰(zhàn)役,當(dāng)時(shí)拿破侖親自率領(lǐng)主查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)力部隊(duì)抗擊英軍,派名為格魯希的蔣軍指揮3萬(wàn)兵力部署在軍陣側(cè)翼,以阻止普魯士軍隊(duì)的進(jìn)攻。然而,這位以敬業(yè)著稱的將軍卻走錯(cuò)了方向,偏離了戰(zhàn)場(chǎng),導(dǎo)致法軍側(cè)翼暴露,未能及時(shí)組織英軍和大將軍會(huì)師,最終導(dǎo)致了著名的“滑鐵盧慘敗"。法蘭西第一帝國(guó)皇帝拿破侖也被徹底趕出了歐洲政壇。可見(jiàn)地圖和導(dǎo)航對(duì)于行軍和作戰(zhàn)的意義重大。

中國(guó)古代西查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)時(shí)期,漢武帝曾經(jīng)組織大規(guī)模討伐匈奴,衛(wèi)青、霍去病、李廣等名將率軍討伐匈奴。李廣率領(lǐng)的軍隊(duì)只是在沙漠中迷了路,錯(cuò)過(guò)了戰(zhàn)斗,最終導(dǎo)致部分匈奴軍隊(duì)逃出包圍圈。雖然一戰(zhàn)后匈奴元?dú)獯髠?,被迫北上西伯利亞,但由于李廣的損失,武帝全殲匈奴的計(jì)劃并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。航海對(duì)于戰(zhàn)爭(zhēng)的意義由此可見(jiàn)一斑。

因迷路而錯(cuò)過(guò)戰(zhàn)機(jī)的李光,最終因羞愧而自殺。

子午導(dǎo)航系統(tǒng)中的特殊衛(wèi)星

子午線衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)最初是由美國(guó)海軍發(fā)明和使用的。該系統(tǒng)的主要目的是為海上的彈道導(dǎo)彈核潛艇提供精確定位和導(dǎo)航服務(wù)。由于海洋與陸地相比一望無(wú)際,沒(méi)有參考坐標(biāo),我們通常只能依靠星光導(dǎo)航。而星光導(dǎo)航受天氣影響較大,精度較差,難以滿足導(dǎo)彈核潛艇的定位需求。早在20世紀(jì)查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)60年代,美國(guó)第一代導(dǎo)彈核潛艇仍然攜帶“北極星A1"”潛射彈道導(dǎo)彈,其最大射程只有2400公里左右,正是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的潛射導(dǎo)彈射程還比較近,所以如果導(dǎo)航定位出現(xiàn)偏差,其攜帶的戰(zhàn)略導(dǎo)彈很可能會(huì)脫靶。因此,美國(guó)海軍對(duì)海上精確定位的要求非常高,這最終促成了美國(guó)海軍“子午線儀器"衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的投資和開發(fā)。

子午線系統(tǒng)由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地面跟蹤站、計(jì)算中心、注入站、美國(guó)海軍天文臺(tái)和用戶接收設(shè)備組成。其中衛(wèi)星網(wǎng)很好理解,就是由固定軌道衛(wèi)星組成的衛(wèi)星導(dǎo)航網(wǎng)。子午線系統(tǒng)總共有4 ~ 6顆低軌道衛(wèi)星,因其建造成本低、風(fēng)險(xiǎn)小而受到美國(guó)海軍的歡迎。地面跟蹤站負(fù)責(zé)跟蹤所有衛(wèi)星的軌跡,保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。計(jì)算中心和注入站比較特殊,因?yàn)樽游缧l(wèi)星本身沒(méi)有配備高精度的原子鐘,所以每隔12個(gè)小時(shí),計(jì)算中心需要提供數(shù)據(jù),然后通過(guò)注入站注入衛(wèi)星計(jì)算機(jī),保證衛(wèi)星數(shù)據(jù)真實(shí)更新。美國(guó)海軍天文臺(tái)負(fù)責(zé)校正每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)偏差,以確保衛(wèi)星、計(jì)算中心、注入站和其他組件的時(shí)間同步。用戶的接收設(shè)備自然是導(dǎo)彈核潛艇上的接收機(jī)。通過(guò)接收子午線系統(tǒng)的數(shù)據(jù),它可以準(zhǔn)確定位自己的潛艇位置。

經(jīng)絡(luò)儀器系統(tǒng)的工作原理

1957年,蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人類衛(wèi)星“普特尼克1號(hào)”,美國(guó)海軍在跟蹤觀察這顆衛(wèi)星時(shí)意外發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星無(wú)線電的多普勒效應(yīng)。說(shuō)白了,衛(wèi)星飛近地面站時(shí),其無(wú)線電信號(hào)頻率增加,但飛離地面站時(shí),其無(wú)線電信號(hào)頻率降低。通過(guò)這種多普勒效應(yīng),美國(guó)海軍可以精確地確定衛(wèi)星的飛行軌跡,通過(guò)知道衛(wèi)星的精確飛行軌跡,反過(guò)來(lái)可以推斷出地面信號(hào)接收裝置的位置,這也是子午系統(tǒng)進(jìn)行定位的基本原理。

功能遞進(jìn)式GPS系統(tǒng)

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)被稱為“全球定位系統(tǒng)”。,意思是全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。這套系統(tǒng)原本是美國(guó)軍方在子午衛(wèi)星定位系統(tǒng)研發(fā)成功并投入使用多年后,研發(fā)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)的升級(jí)版。這套系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是將原本局限于特定海域查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)的導(dǎo)航定位功能擴(kuò)展到了全球。無(wú)論在非洲的沙漠,還是兩極的冰天雪地,只要手持GPS定位器,就能準(zhǔn)確定位自己的位置,再也不會(huì)出現(xiàn)迷路、迷路等問(wèn)題。軍事調(diào)動(dòng)的準(zhǔn)確性,甚至制導(dǎo)武器的射擊精度都有了很大的提高。

GPS導(dǎo)航衛(wèi)星

GPS系統(tǒng)主要由三部分組成:在軌衛(wèi)星、地面控制站和用戶終端?;驹泶蟾啪褪怯萌菧y(cè)量。只要任何一個(gè)手持GPS導(dǎo)航儀發(fā)出的信號(hào)被三顆在軌GPS衛(wèi)星接收到,這三顆衛(wèi)星就可以根據(jù)自己的軌跡、接收信號(hào)時(shí)的位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù),精確計(jì)算出用戶的位置。所有這些工作只需要幾秒鐘就能自動(dòng)完成,可見(jiàn)GPS系統(tǒng)的先進(jìn)程度。同時(shí),由于其巨大的帶寬,GPS系統(tǒng)不同于子午線系統(tǒng)。不再是軍方專用系統(tǒng),而是開放了部分民用數(shù)據(jù),具備了為日常生產(chǎn)、生活、交通等工作提供精確導(dǎo)航定位服務(wù)的能力。當(dāng)然,民用系統(tǒng)和軍用系統(tǒng)相比,特別降低了精度。目前常用的民用GPS導(dǎo)航精度通常在50 ~ 100米左右,而我們?nèi)粘J褂玫拿裼肎PS導(dǎo)航系統(tǒng)還配備了專門的地圖校正功能,所以用戶自己也不會(huì)感覺(jué)到這么大的誤差。

一個(gè)原子鐘,大概就是這么個(gè)東西,反正看不懂。

為了獲得高精度的定位能力,GPS系統(tǒng)的核心技術(shù)是它的“原子鐘”。因?yàn)楦咚傩l(wèi)星需要用三角法計(jì)算地面位置,所以需要準(zhǔn)確核對(duì)接收地面信號(hào)的時(shí)間,自己的軌道和相對(duì)速度,而最重要的是時(shí)間的核定。根據(jù)物理學(xué)常識(shí),時(shí)間和空不是固定的,而是可以拉伸或收縮的,時(shí)間和空之間的條件可以改變?yōu)椤耙Α?。任何物體質(zhì)量越大,其引力越大,越能改變時(shí)間和空。這聽起來(lái)像是一個(gè)幻想,但它是真實(shí)的。比如我們常說(shuō)的黑洞,由于其質(zhì)量趨于無(wú)窮大,所以無(wú)論是時(shí)間還是空,都可以在黑洞周圍拉伸到無(wú)限長(zhǎng),也就是接近時(shí)間停止的狀態(tài)。

“科幻電影里的黑洞”形象,因?yàn)橘|(zhì)量趨于無(wú)窮大,所以黑洞周圍的時(shí)間和空都極度扭曲。

同樣,因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)大質(zhì)量物體,所以它也有改變時(shí)間和扭曲空的能力。任何一個(gè)時(shí)鐘放在地面上和飛船上,其運(yùn)行速度都是不一樣的,這是美國(guó)最早開發(fā)子午儀系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)美蘇都在Tai 空比賽中對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究。研究的結(jié)果是,由于地球引力的影響,地面上的原子鐘會(huì)比Tai 空中的原子鐘走得慢一點(diǎn)。但這種千分之一甚至百分之一秒的延遲,會(huì)嚴(yán)重影響導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。所以美國(guó)早期的子午系統(tǒng)要求地面注入站每12小時(shí)重新注入數(shù)據(jù)并核對(duì)時(shí)間,這就是如何不斷修正偏差,保證導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。GPS系統(tǒng)把這個(gè)原子鐘直接帶到Tai 空,但也要求地面控制站每隔一段時(shí)間檢查一次衛(wèi)星上的原子鐘,把誤差降到最低,保證導(dǎo)航精度。

測(cè)試中的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈,因?yàn)镚PS系統(tǒng)的成熟,使得這種射程幾千千米的遠(yuǎn)程巡航導(dǎo)彈成為現(xiàn)實(shí)。

GPS系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái),已經(jīng)成為美軍依賴的作戰(zhàn)輔助系統(tǒng)。在過(guò)去沒(méi)有全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)的時(shí)候,無(wú)論是飛機(jī)、軍艦還是現(xiàn)在除了戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈和上述貧民窟空地對(duì)地導(dǎo)彈,美軍的新型導(dǎo)彈如LRASM、JASSM等都采用GPS導(dǎo)航系統(tǒng),甚至空投下的JADM炸彈也采用GPS制導(dǎo)。使用GPS系統(tǒng)的成本比過(guò)去使用激光、紅外或雷達(dá)制導(dǎo)要低得多,但命中精度可以提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此被美軍廣泛使用。

然而,凡事有利有弊。因?yàn)镚PS系統(tǒng)需要和幾萬(wàn)公里高空的衛(wèi)星保持聯(lián)系來(lái)確認(rèn)自己的位置,所以非常容易被確定和干擾。2012年12月,伊朗媒體發(fā)布消息稱,伊朗軍方成功利用GPS干擾技術(shù),誘騙并俘獲一架美軍RQ-170隱形無(wú)人偵察機(jī)。這個(gè)消息在當(dāng)時(shí)轟動(dòng)一時(shí),因?yàn)檫@是美軍無(wú)人機(jī)第一次被他國(guó)軍方捕獲,而且是直接使用的偽GPS干擾技術(shù)。根據(jù)后來(lái)透露的信息,伊朗成功干擾了真實(shí)的GPS衛(wèi)星信號(hào),然后向無(wú)人機(jī)發(fā)出虛假的GPS坐標(biāo),導(dǎo)致無(wú)人機(jī)偏離航向,降落在伊朗境查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)內(nèi)。

除了電子干擾“軟殺傷”之外,使用反衛(wèi)星導(dǎo)彈或高功率激光武器直接摧毀GPS衛(wèi)星也是摧毀GPS系統(tǒng)的有效方法。目前,中國(guó)、俄羅斯甚至印度都成功研制了自己的反衛(wèi)星導(dǎo)彈。尤其是中俄等大國(guó)還裝備了大功率陸基激光炮,而GPS衛(wèi)星不同于其他軍事間諜衛(wèi)星。所有的GPS衛(wèi)星必須運(yùn)行在一個(gè)相對(duì)精確的軌道上,所有的衛(wèi)星必須協(xié)同工作以保證系統(tǒng)的有效性。只要必要的衛(wèi)星被摧毀,整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。現(xiàn)在美軍幾乎所有的高科技裝備都是基于GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng),自然有潛在的危險(xiǎn)。

攻擊北斗——中國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)三步走

事實(shí)上,我國(guó)政府和軍隊(duì)早就意識(shí)到衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)對(duì)我國(guó)建設(shè)和國(guó)防的重大意義。因?yàn)橹袊?guó)是一個(gè)大國(guó),東西南北之間的距離超過(guò)5000公里。為了更有效地執(zhí)行國(guó)防任務(wù),需要在戰(zhàn)略上大規(guī)模動(dòng)員軍隊(duì),而導(dǎo)航定位是軍隊(duì)動(dòng)員最重要的指標(biāo)。

北斗導(dǎo)航,中國(guó)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

中國(guó)的北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)最初類似于美國(guó)的子午線系統(tǒng),但中國(guó)第一個(gè)北斗系統(tǒng)采用了簡(jiǎn)單的雙星定位技術(shù),整個(gè)系統(tǒng)只需要兩顆人造衛(wèi)星和一個(gè)地面站,就可以組網(wǎng)。但這種系統(tǒng)的缺陷是控制范圍比較小,只能滿足mainland China的導(dǎo)航定位需求,無(wú)法覆蓋全球甚至整個(gè)亞太地區(qū)。因此,中國(guó)在2007年至2012年建成了第二代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。

通過(guò)北斗系統(tǒng)的短報(bào)文功能,汶川救災(zāi)效率大大提高。

第二代北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)由14顆導(dǎo)航衛(wèi)星組成。因?yàn)槊绹?guó)最早開發(fā)和使用GPS系統(tǒng),最好的衛(wèi)星軌道和通信頻段被美國(guó)人搶先了。中國(guó)只能采用相對(duì)較差的衛(wèi)星軌道和通信頻段。這種整合導(dǎo)致中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在所需衛(wèi)星數(shù)量上大大超過(guò)了美國(guó)。在2008年汶川地震救災(zāi)中,美國(guó)的GPS系統(tǒng)一度失靈,但我軍和災(zāi)區(qū)群眾使用了國(guó)產(chǎn)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng),圓滿完成了多次搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)。而且北斗系統(tǒng)從設(shè)計(jì)之初就優(yōu)于GPS系統(tǒng)。不僅可以導(dǎo)航定位,還可以發(fā)短信,類似手機(jī)的短信功能。中國(guó)的北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就加入了這一功能。由于它可以在定位的同時(shí)發(fā)送120個(gè)漢字的短消息,在汶川救災(zāi)中,我軍多支深入災(zāi)區(qū)的先遣部隊(duì)在與外界失去聯(lián)系時(shí),憑借北斗的短消息功能成功解救了數(shù)千名平民。在當(dāng)時(shí)災(zāi)區(qū)其他通訊手段全部癱瘓的情況下,北斗短報(bào)文成為我軍救災(zāi)部隊(duì)與外界聯(lián)系的救命稻草。

現(xiàn)在,第三代北斗已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋,我們有了自己的全球?qū)Ш蕉ㄎ谎b置。

本月,我國(guó)研制的第三代北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)已成功發(fā)射。目前,全新的第三代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)終于實(shí)現(xiàn)了全球定位,成為與GPS功能相同的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。比GPS更先進(jìn)的是,第三代北斗依托中國(guó)5G通信產(chǎn)業(yè)技術(shù),因此帶寬更高,可以容納更多用戶。而且由于航跡設(shè)置的問(wèn)題,中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)比美國(guó)的GPS系統(tǒng)精度更高,北斗可以用來(lái)發(fā)送短報(bào)文,尤其適用于救災(zāi)、救援等非戰(zhàn)斗任務(wù)。所以從技術(shù)上來(lái)說(shuō),中國(guó)的第三代北斗比美國(guó)的GPS系統(tǒng)有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。其實(shí)在基層,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的各種車載導(dǎo)航儀和手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng),大多使用的是國(guó)產(chǎn)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),只是民用版的GPS作為輔助校正功能,在操作部分只維持GPS的顯示方式??梢哉f(shuō),北斗導(dǎo)航已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面。我來(lái)說(shuō)“前三尺有北斗七星。其實(shí)也不算多。

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