我們在平時生活中使用衛(wèi)星導航定位功能越來越多, 我們的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運用怎樣的工作體制為人們提供導航定位服務的呢?
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用RDSS和RNSS兩種工作體制,其中RDSS為有源服務體制,RNSS為無源服務體制。北斗星座由3類衛(wèi)星組成,分別是地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO)、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星(IGSO)和中圓軌道衛(wèi)星(MEO),各類衛(wèi)星存在一定的區(qū)別,其中GEO衛(wèi)星兼具有源、無源服務,而MEO和IGSO衛(wèi)星只提供無源服務。
對于北斗RNSS工作體制,其模式與美國GPS工作原理基本相同,由用戶接收到至少4顆衛(wèi)星的距離測量,進行用戶位置、速度及航行參數(shù)計算。在軌的每顆北斗衛(wèi)星都在不斷發(fā)送廣播信息,信息內容包括衛(wèi)星廣播星歷、鐘差和電離層模型參數(shù),以及這條信息發(fā)射的時刻T1,衛(wèi)星的廣播信號以光速從衛(wèi)星傳播到北斗終端RNSS天線。北斗RNSS終端的天線接收衛(wèi)星廣播信號,標記出接收時刻T2,信號從衛(wèi)星到天線的所用時間為ΔT=T2-T1,因此衛(wèi)星到天線的距離S=c×ΔT(c為光速)。如果北斗RNSS終端知道自己與衛(wèi)星的距離,它可以4個方程,聯(lián)立確定它在三維空間 中地球上的位置和精確的時間這4個未知數(shù)。以上述的四步為基礎,加上各種提升定位精度的方法,可以實現(xiàn)精確、快速的定位功能。
RDSS工作體制是北斗系統(tǒng)的特點和亮點,是區(qū)別于 GPS、GLONASS和Galileo系統(tǒng)的重要特色,可為中國本土及周邊區(qū)域提供快速定位、位置報告、短報文通信和高精度授時服務。地面中心站是RDSS業(yè)務的控制中心,GEO衛(wèi)星構成地面中心站與用戶 之間的無線電鏈路,共同完成RDSS無線電測定業(yè)務。地面中心站 通過5顆GEO衛(wèi)星的C/S轉發(fā)器向用戶發(fā)出“誰要定位”的詢問信號,需要RDSS服務的用戶接收任一顆衛(wèi)星的出站詢問信號后,即可響應詢問,發(fā)出入站申請,通過5顆GEO衛(wèi)星L/C轉發(fā)器轉發(fā)應答信號,即可測定地面中心站分別經5顆衛(wèi)星到用戶的距離。由于GEO衛(wèi)星位置可以通過中心站精密定軌確定,可導出用戶到每顆衛(wèi)星的距離。利用個存儲在地面中心數(shù)據(jù)庫鐘的數(shù)字地形高程計算出用戶所在位置。
在衛(wèi)星位置已知的條件下,就可以計算出用戶機與兩顆衛(wèi)星的真實幾何距離。這樣,分別以兩顆衛(wèi)星為球心、用戶機至兩顆衛(wèi)星的距離為半徑確定兩個球面;用戶就在這兩球面交叉線上;在地面高程一直的情況下,地球表面與上述交叉線有兩個交點,一個在南半球,一個在北半球服務區(qū),對于我國用戶而言,后者即為用戶位置,也就是三球交會定位原理。
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