北斗双星定位系统与美国GPS

北斗双星定位系统

北斗一号空间定位导航系统是我国自主设计。北斗一号由两颗静止在赤道上空的同步卫星构成，它们由2000年底发射升空，分别位于东经80度和140度。其服务范围包括中国大陆、台湾、南沙及其其它岛屿、中国海、日本海、太平洋部分海域及我国部分周边地区。

但是北斗双星定位系统是一种有源定位方式，除了具有授时、简短数字报文等功能，只能提供底动态和静态定位服务。北斗双星系统主要是为军方服务，但是由于它是有源定位方式，容易暴露接收目标，使得在军方的运用有所限制。

所以，我国目前正在研究第二代无源卫星定位系统，估计其论证工作计划在2005年完成。另外，北斗星通利用北斗一号在全国范围内提供车辆导航监控。北斗"导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航定位服务。

GPS和双星定位系统的问答

迷迷糊糊问:

北斗双星定位，用户必须向卫星发出请求信号，这样不是打破了无线电寂寞了吗？这样的东西军事上有用吗？？有无高手可解释一下？

＝＝＝答：北斗一号空间定位导航系统是我国自主设计。北斗一号由两颗静止在赤道上空的同步卫星构成，它们由2000年底发射升空，分别位于东经80度和140度。其服务范围包括中国大陆、台湾、南沙及其其它岛屿、中国海、日本海、太平洋部分海域及我国部分周边地区。

但是北斗双星定位系统是一种有源定位方式，除了具有授时、简短数字报文等功能，只能提供底动态和静态定位服务。北斗双星系统主要是为军方服务，但是由于它是有源定位方式，容易暴露接收目标，使得在军方的运用有所限制。

所以，我国目前正在研究第二代无源卫星定位系统，估计其论证工作计划在2005年完成。另外，北斗星通利用北斗一号在全国范围内提供车辆导航监控。北斗"导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航定位服务。

目前以双星系统的导航卫星为主，但本系统现仍处于系统测试阶段，虽已发射第一对双星导航卫星（“北斗”侦测卫星），但由于经费及技术原因，军事上希望不大。不过依我国航天科技能力，发展定点卫星并不是困难的工作，因此可能将发射更多导航卫星，可有效提供舰船、航空器、导弹等精确的定位。

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迷迷糊糊问:

双星定位用户终端机由于要发射信号给卫星，其体积及功耗一定很大。咱咋就选了这么一个活宝呢。

＝＝＝答：

说来话长，首先得了解一下GPS:

GPS是由美国国防部开发的星基无线电导航系统。自1973年美国军方批准成立联合计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成,该工程历时20年，耗资300亿美元，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。GPS每天24小时为全球陆、海、空用户全天侯提供三维位置、速度和时间。它比其它无线电导航系统精度更高。

GPS 由三部分组成：空间段、控制段和用户段。

空间段由分布在6个轨道面上的24 颗卫星组成。卫星轨道高度20,200 km,倾角55度,周期12小时。卫星的轨道分布保证在世界各地任何时间可见到至少6颗卫星。卫星连续向用户提供位置和时间信息。

由于经费及技术传统的原因，陈芳允院士在1983年提出使用双星定位的设想，就是只使用两颗地球同步卫星发射信号，由接收机计算两者的时间差，从而得到精准的三维定位和时间校正，实际运用上需要3—4颗卫星以作备用之需。随着我军现代化进程的快速发展，包括战略巡航导弹和弹道导弹在内的精准武器已经越来越依赖卫星定位的导航。所以在现阶段，还是可以的。

双星定位系统关际上是由两颗地球同步卫星、地面中心站、用户几部分组成：

定位可以由用户向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。

但是，如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，通过适当的数学运算确定出目标位置：

同为定位系统，我国的双星定位系统和美国的全球定位系统（GPS）又不同，GPS是被动式（广播式）的，收到信号即可定位，用户数量不受限制，而双星定位系统的主动式（应答式）的，需要和中心站建立联系才能定位，系统用户量有一定的限制。

为了防止GPS被敌对国家用作军事用途，五角大楼采取了所谓“选择可用性”(Selective/Availability)的人为干扰，主要是在民用的标准导航服务(SPS)中

加入了频率抖动和星历偏差，使民用C/A码的实时(real-time)定位精度在平面上降到了100米，高度上降到156米；美军专用的精准导航服务(PPS)安全措施更甚，武器系统制导的GPS装置信号加密(encryption)，需有解码模组电路板方可使用。单兵AN/PSN-11定位仪每日更换密码(password)才能取得军用定位精度。1995年，美军指定Rockwell公司牵头，悄然进行“导航战”的研究。其内容细节不得而知，但可以确定的是该计划主要围绕战时导航系统的攻防战和进一步提高卫星系统对付电子战攻击的能力。1997年，美国政府拨款1，500万美元正式部署一种能在特定时间和空间内防止敌人使用GPS的新系统。

美国费尽心机阻止非盟国盗用其高精度导航信号，但另一方面，民间也推出了将民用码提升至军规的“差分定位”和“双星修正”技术。前者是借地面参照点已知GPS的误差，利用数学

公式推算出所在位置人为加入的误差值，求得高精度。后者则是结合美，俄两大导航系统（美国的GPS或俄罗斯的GLONASS），充分利用轨道上48颗卫星发射的信号，获得较好的定位精度。中国在建立起自己的卫星导航系统CASP之前，就采用了以上一种或两种的精进手段。

如果现在台海有事，中国担不但心美国对GPS信号作手脚呢？美国如果干扰spoofing/jamming)甚至切断亚太地区的民用GPS信号，这对严重依赖其卫星导航的民航客机将是一大飞安威胁。事实上，美国政府体认到向民间开放GPS所具有的潜在经济效益，甚至一直在考虑取消SA，而令军方发展仅在战时控制GPS的手段。只是美国防部一再抵制，SA才得以保留。

就是美国想出了办法只大幅降低中国的GPS精度，而不殃及邻近国家的话，中国也不担心。中国大可以接收其它区域的GPS 信号(例如：接收3，000公里内电离层1227。6兆赫的NA VSTAR L5波段对于中国来讲易如反掌)，为己所用。中，俄结成的战略夥伴关系中，很可能包括了一方有事时，双方情报信息共享的成文。就是说，即使美国掐了全球的GPS，中国还是可以使用俄军方的GLONASS提供低于30米的精度。当然，美军也有干扰GLONASS信号的能力，只是GLONASS具有高度战略意义，如果美国对其进行干扰，无疑将严重妨碍到俄军战略火箭部队的核威摄力，进而危害到俄的国家安全。

90年代末期的中国不但已经具备窃听美军未加装安全总装数据线通讯的能力，甚至可以射频干扰美军的GPS信号，强激光损毁美军太空感应网络，破坏美军赖以维系的卫星导航系统和预警侦察系统。

目前我军已可以通过自己开发的GPS解算系统在远距离精确定位为1－－3m，在我国的一些大城市应用GPS定位技术在小范围内甚至可达到只有几个cm的精度。由此可知，想要将长程巡航导弹打到闹台独的陈水扁办公桌上，绝非只是危言恐吓...

北斗卫星导航系统的功能：

快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务。北斗导航系统定位精度20米，定位可以在1秒之内完成。

简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息。注意是汉字系统

精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求，利用授时终端，完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步，提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。

不受美国S/A政策影响：并且将GPS卫星星历误差、卫星钟误差、电波传输误差等影响降低到最小程度，定位精度高。具有覆盖区域广、定位精度高、成本低等优点。