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民航开始用北斗导航,看北斗与GPS的9大技术区别

时间:2019-12-29 14:44来源:航空微读 作者:中国航空

 

    2019年12月24日,民航华北管理局正式向申请人颁发了波音737-800飞机北斗定位追踪系统加装的补充型号合格证。

    作为民航局北斗运输航空追踪应用示范项目,该项目是全球民航领域首次在大型运输客机上加装北斗设备,这一项目的完成为北斗机载设备列装国内大型运输客机提供了可靠支持,也会极大地带动国内民航北斗设备的产业发展。

    据悉,中国民航北斗卫星导航系统应用实施分为三个阶段:

    近期目标:到2021年底,基本实现北斗系统通用航空低空空域定位及监视应用,完成北斗系统运输航空器追踪监控。

    中期目标:到2025年底,全面实现北斗系统通用航空定位、导航与监视应用,基本完成北斗星基增强系统运输航空定位导航应用,全面推动北斗系统运输航空导航及监视应用,实现大型无人机混合空域运行典型场景应用。

    远期目标:到2035年底,构建以北斗系统为核心的,与GPS等其他星座兼容互操作的双频多星座GNSS技术应用体系,逐步实现北斗系统民航行业应用“全覆盖、可替代”,为运输、通用航空及无人驾驶航空器飞行提供精确完好、安全可靠的导航服务,全面提升民航安全水平、空域容量、运行效率和服务能力,为新时代民航强国发展提供强大技术支撑,进一步推动北斗全球民航应用。

    北斗卫星建设是中国战略事业重要的一环。当然,国防安全是建设北斗最重要的原因。在地理信息如此重要的战场,必须握有自己的知识技术产权和产品。

虽说GPS的民用在中国是免费的,但是如果战时美国关闭或者利用其“SA政策”对GPS“做手脚”,那么对到时依赖GPS的国家来说,无疑是致命的。

    北斗卫星起步在1992年,在2012年实现区域覆盖能力,可谓亚洲国家提供服务,如今也已经走出国门,受到东南亚国家的欢迎。本文旨在从技术角度上仔细比较北斗和GPS的区别。

    1.三频信号

    北斗使用的是三频信号,GPS使用的是双频信号,这是北斗的后发优势。虽然GPS从2010年5月28日发射了第一颗三频卫星,但等到GPS卫星全部老化报废更换为三频卫星还好几年。这几年就是北斗的优势期。三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响,提高定位可靠性,增强数据预处理能力,大大提高模糊度的固定效率。而且如果一个频率信号出现问题,可使用传统方法利用另外两个频率进行定位,提高了定位的可靠性和抗干扰能力。北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统。

    2.有源定位及无源定位

    有源定位就是接收机自己需要发射信息与卫星通信,无源定位不需要。北斗一代的有源定位,有源定位技术只要两颗卫星就可以完成定位,但需要信息中心DEM(数字高程模型)数据库支持并参与解算。它在北斗二代上被保留下来,但不作为主要的定位方式。而北斗二代使用的是无源定位,和GPS是一样的,不需要信息中心参与解算,有源定位则作为补充功能。

    这个功能的好处是当你观测的卫星质量很差,数量较少时(理论上,无源定位至少要4颗卫星才能解算 XYZ 和时间四个未知参数,实际需要的更多),仍然可以定位。这个功能对于紧急情况会比较有用,比如在山谷中,观测条件非常差,能知道大概位置也是非常重要的。坏处是在战争中会暴露你的位置信息。

    需要信息中心参与解算是因为"“资源有限”,比如,某北斗一代手持机,每 60秒可以定位一次,不能频繁定位,以保证信息中心不能过载。但是北斗一代不能民用的主要原因却不是因为这个。

    北斗一代称为北斗卫星实验系统(RDSS),北斗二代称为北斗卫星导航系统(RNSS),“一代,二代”是为方便称呼。从名字上就可以知道,北斗一代只是做个内部实验而已,检验一下我们的理论、技术是否可行,定位精度如何,再进行后续改进,设计的初衷根本没打算民用啊。

    3.短报文通信服务

    这个是中国卫星导航的原创功能,并且非常实用。08年汶川地震的时候,震区唯一的通讯方式就是北斗一代。这一特色功能毫不意外在二代中保留下来。但是这个功能也是有容量限制的,所以并不适合作为日常通信功能,而是作为紧急情况通信比较合适。基于这个功能,北斗还有一个好处是,不但能知道我在哪,还能让别人知道你在哪。这个功能有利于求救。

    4.境内监控

    卫星定位系统一般由三部分组成:空间星座部分,地面监控部分和用户接收机部分。其中,地面地面监控部分又由三大部分组成:监控站,主控站,注入站。

    GPS系统在全球建 5个监控站,1个主控站和3个注入站以保证卫星运行,这些站都设在美国国土上,并且在全球分布很均匀。包括美洲大陆的美国本土,太平洋的关岛和夏威夷、印度洋的迭哥枷西亚以及大西洋的阿森松群岛。中国没法把监控站建到全球,所以中国在设计北斗系统时必须考虑到,地面监控部分只建在中国境内,就能够保证整个系统的正常运行。在境外建站也不是不可以,只是就算建了,也只起到提高精度的作用,绝对不能作为控制功能。这本来是北斗的劣势,境内监控是被逼出来的,没有其他选项,但现在成了北斗的安全优势,不用受制于其他国家。

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