1. 卫星导航老大:GPS
GPS是美国国防部开发的星基全球无线电导航系统,它可为全球范围内的飞机、舰船、地面部队、车辆、低轨道航天器,提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。
第1颗GPS卫星于1978年10月6日发射,1993年12月完成24颗卫星组网,1995年4月27日达到完全运行能力。GPS卫星现发展了两代3种型号,现在轨道运行的为第2代的两种型号--GPS-2A和2R,卫星寿命约7.5年。
GPS被誉为是继"阿波罗"登月和航天飞机之后的又一重大航天科技成就。该系统为军民两用系统,供民用用户使用的标准定位服务精度前些年为100米,而军用定位精度为10米。为了加强其在全球导航市场的竞争力,美国政府已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术,使军、民用定位精度一样,都为10米。
GPS系统本质上是军用系统,优先为军方服务。从1991年的海湾战争开始到现在,美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关:GPS接收机装备至每一个参战单位甚至个人;被击落的F-117A隐身飞机的飞行员利用GPS迅速把自己的准确位置信息发送出去,从而被迅速营救;地空导弹、巡航导弹采用GPS精确制导后,精确打击能力大大提高,由过去摧毁一个目标需要几架次的打击,提高到现在一架次就能摧毁几个目标。
2. 大同小异的GLONASS
1995年俄罗斯耗资30多亿美元,完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网。它也由24颗卫星组成,原理和方案都与GPS类似,但GLONASS未达到GPS的导航精度。其应用普及情况远不及GPS。另外,GLONASS卫星平均在轨道上的寿命较短,且由于经济困难无力补网,原来在轨卫星陆续退役,目前在轨道上只有6颗星可用,不能独立组网,只能与GPS联合使用。
2003年的伊拉克战争对俄罗斯产生了相当大的震动,迫使俄罗斯领导层再次对太空的军事用途重视起来。近日,俄罗斯空间系统科学研究所所长孟什可夫对记者说,3年前GLONASS经历了最糟糕的时期,当时只有8到10颗卫星在工作,而要该系统发挥完全的作用,需要有24颗卫星。现在只有12颗卫星处于工作状态,但是要使该系统具有军用价值,在轨道上至少要有18颗星。俄罗斯航天的老大难问题就是经费不足。为此,俄罗斯航宇局正试图吸引外资。按航宇局局长科普捷夫的说法,俄罗斯正在和包括中国在内的国家和组织进行商谈来共同恢复GLONASS,希望到2011年该系统将完全恢复。
3. 中国"北斗"别开生面
虽然美国GPS系统已经在全世界广泛应用,但该系统绝非完美无缺。例如,其规模太大、造价太高,其他国家很难效仿,俄罗斯和欧洲空间局就是典型的例子;GPS只能导航,无法通信,因而不能满足日益增长的用户需求;作为一个国家来讲,如果完全依赖GPS,则容易受美国控制。那么,有没有解决这些问题的新方法呢?中国的"北斗"开辟了一条新途径。
上世纪80年代初,我国卫星导航的先驱、863计划倡导者之一陈芳允院士提出了利用两颗卫星定位的构想。经过多年论证,证明这一构想可行。1994年国家批准建设第一代卫星导航定位系统。2000年,我国成功发射"北斗一号"两颗工作卫星,今年又发射第三颗"北斗一号"卫星作为备用星。由此我国成为世界上继美国、俄罗斯之后,第三个拥有卫星导航系统的国家。而欧洲的伽利略系统计划在2008年投入运行。
"北斗"导航卫星系统是1种全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性导航系统。它是通过双星定位方式来工作的。该系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星对用户双向测距,由1个配有电子高程图的地面中心站定位,另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。它的定位原理是:以2颗卫星的已知坐标为圆心,各以测定的本星至用户机距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。
虽然这个原理是美国吉奥星公司发明的,但美国和欧洲的公司在这方面的研制工作均失败和破产了,而中国首先实现了这项卫星导航定位的创新工程。
目前,世界上只有美国、俄罗斯和我国3个国家能够自主研制生产卫星导航系统。我国自行研制生产的"北斗"卫星导航定位系统主要用于国家经济建设,为我国的交通运输、气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务,应用前景十分广阔。
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