日前,，我國(guó)正式宣布將于今年完成發(fā)射6至8顆北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)衛(wèi)星任務(wù),，并將于2018年前后完成18顆衛(wèi)星發(fā)射，率先為“一帶一路”沿線國(guó)家提供基本衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù),。預(yù)計(jì)到2020年,，我國(guó)的北斗系統(tǒng)將建成具有全球服務(wù)能力的世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并將在監(jiān)測(cè)預(yù)警,、應(yīng)急救援等國(guó)家突發(fā)事件應(yīng)急體系中發(fā)揮重要作用,。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)正得到世界各國(guó)的持續(xù)高度關(guān)注,，美國(guó)的第三代GPS計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)，日本,、印度等國(guó)也開(kāi)始投入?yún)^(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究,。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)究竟是如何“煉成”的，讓我們一探究竟,。

導(dǎo)航定位可不簡(jiǎn)單

一般來(lái)說(shuō),，出門在外的我們要首先知道自己的位置，然后找準(zhǔn)方向,，選擇最優(yōu)的路線,，才能走入去往目的地的“康莊大道”,。以美國(guó)GPS系統(tǒng)為例，遨游在太空的導(dǎo)航衛(wèi)星都是“廣播”衛(wèi)星,，會(huì)不斷地用無(wú)線電波發(fā)送自己的位置和時(shí)間,，地面上需要導(dǎo)航的用戶只需要利用GPS接收機(jī)就可以接收到這些“來(lái)自星星”的廣播信號(hào)。

已知3個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)及3個(gè)點(diǎn)到1未知點(diǎn)的水平距離,，就可求解出未知點(diǎn)的位置,，當(dāng)把3個(gè)已知點(diǎn)搬入太空成為3顆人造衛(wèi)星，再同時(shí)測(cè)得未知點(diǎn)與3顆衛(wèi)星的距離,，就能求解出未知點(diǎn)的位置,，這就是常用的“距離后方交會(huì)”法。當(dāng)我們需要解算出自己的方位信息時(shí),，相當(dāng)于需要知道3個(gè)位置量和一個(gè)時(shí)間量，就需要同時(shí)接收到4顆以上的衛(wèi)星信號(hào)才有可能進(jìn)行定位,，這也就是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都需要組建一個(gè)覆蓋全球衛(wèi)星星座的原因?，F(xiàn)有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)普遍選用了中高軌道來(lái)部署導(dǎo)航星座,，不僅實(shí)現(xiàn)成本較為低廉，也可以僅憑20到30顆衛(wèi)星就實(shí)現(xiàn)全球的廣播信號(hào)覆蓋,。

在一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)，所有衛(wèi)星的位置通過(guò)準(zhǔn)確的測(cè)算就可形成衛(wèi)星軌道星歷,，衛(wèi)星在廣播的時(shí)候就會(huì)廣播這個(gè)位置信息，地面接收機(jī)就可據(jù)此計(jì)算出衛(wèi)星在特定時(shí)刻的準(zhǔn)確位置,。至于時(shí)間這個(gè)變量，由于所有的信號(hào)都是以光速傳播的電磁波,，每顆衛(wèi)星隨身攜帶的時(shí)鐘都異常精準(zhǔn)，普遍要達(dá)到1000年只差一秒的水平,，并由國(guó)家授時(shí)中心提供時(shí)間基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一計(jì)時(shí)。

目前除北斗外的三種全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)普遍使用了上述單向,、終端自定位技術(shù)方案，導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送報(bào)文，終端只負(fù)責(zé)接收,，然后自行解碼出自己所處的位置。這種方案可在絕大多數(shù)地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定位,，但不具備將自身位置信息共享的能力。我國(guó)研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方式有一定不同,，并不是由終端直接接收衛(wèi)星廣播信號(hào)去定位，而是通過(guò)終端發(fā)送定位請(qǐng)求到地面的服務(wù)基站,，再由基站通過(guò)衛(wèi)星計(jì)算出坐標(biāo)后發(fā)送給終端,。通過(guò)這種方案,，地面基站會(huì)保存每個(gè)終端的位置，并能提供120字簡(jiǎn)短報(bào)文雙向通信,，可在終端發(fā)生緊急情況時(shí)通知基站從而得到救援。同時(shí),，北斗系統(tǒng)短距離與基站的通信方式還能為在橋底、隧道等地實(shí)現(xiàn)高精度定位提供可能,。

深刻影響人類生活

當(dāng)然，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中還存在很多影響因素。例如,，衛(wèi)星在廣播過(guò)程中所發(fā)射的信號(hào)要穿過(guò)大氣層中的電離層和對(duì)流層，會(huì)不可避免地造成電磁波時(shí)延,。一旦信號(hào)在傳播路徑上被高樓,、高山等障礙物遮擋，極有可能產(chǎn)生多路徑誤差等,。因此，利用差分技術(shù)來(lái)校正測(cè)量誤差等實(shí)現(xiàn)較好定位精度的導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用而生,，將進(jìn)一步提升全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)用化水平,。

自美國(guó)的GPS系統(tǒng)誕生以來(lái),，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)深刻改變了我們的生活,，人們對(duì)衛(wèi)星定位的依賴也越來(lái)越嚴(yán)重。無(wú)論是普通民眾還是企業(yè)應(yīng)用,，或是更高級(jí)的軍事與科研需求，都離不開(kāi)衛(wèi)星導(dǎo)航的精準(zhǔn)定位,。但與此同時(shí)，美國(guó)通過(guò)開(kāi)發(fā)GPS系統(tǒng),，在全球依托其巨大的國(guó)際市場(chǎng)建立起新的國(guó)際產(chǎn)業(yè)。在軍事應(yīng)用方面,，GPS系統(tǒng)面向世界開(kāi)放的只是民碼，精度比美國(guó)軍方使用的軍碼存在較大差距,，一旦發(fā)生軍事沖突,，美軍極有可能將GPS系統(tǒng)服務(wù)停止或是發(fā)送欺騙碼,，將會(huì)對(duì)使用國(guó)的國(guó)防和軍事安全產(chǎn)生巨大威脅。

因此,，除美國(guó)外，俄羅斯,、歐洲,、我國(guó)甚至印度,、日本等都在研發(fā)自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，著眼的就是本國(guó)的導(dǎo)航定位信息安全,。北斗系統(tǒng)是我國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè),、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí),、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施,，目前主要由空間段、地面段和用戶段三部分組成,。早在2000年年底，我國(guó)就已經(jīng)建成北斗一號(hào)系統(tǒng),，開(kāi)始向我國(guó)境內(nèi)提供相關(guān)導(dǎo)航定位服務(wù),，到2012年年底，我國(guó)正式建成可向亞太地區(qū)提供服務(wù)的北斗二號(hào)系統(tǒng),。目前我國(guó)已經(jīng)全面啟動(dòng)北斗系統(tǒng)第三步即北斗三號(hào)系統(tǒng)建設(shè)，預(yù)計(jì)將于2020年前后建成覆蓋全球范圍的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),。

未來(lái)的北斗三號(hào)系統(tǒng)在北斗二號(hào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,，增加了性能更優(yōu)、兼容互操作程度更高,、用戶體驗(yàn)更優(yōu)的服務(wù)信號(hào)，高精度時(shí)空信息服務(wù)能力將得到大幅提升,，為加快構(gòu)建我國(guó)綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。同時(shí),，北斗系統(tǒng)將在災(zāi)難救援,、國(guó)防安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)將帶動(dòng)涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè),、商業(yè)、交通,、服務(wù)業(yè)等眾多軍民用領(lǐng)域快速發(fā)展,，產(chǎn)生的安全效益,、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益將愈發(fā)顯著,。