导航卫星

2003年10月13日10:24  

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    在茫茫大海中航行的船舰,必须知道自己的位置和航向,才能保证安全。团此,在远洋航行的船舰上,必须装有导航设备。
    目前使用的导航方法有天文导航、无线电导航和惯性导航。天文导航是通过观测天体,用天体的位置来确定船舰自身的位置和航向。这种方法设备简单,但是受到气象条件的限制。无线电导航是接收海岸电台发出的无线电波未确定船舰自身的位置。这种方法不受气象条件的影响,但是,由于无线电波的传播距离有限,所以无线电导航用于远洋航行有一定困难。惯性导航是根据船舰上的惯性元件(如陀螺仪等)指出的方向,经过计算来确定它自身的位置和航向。这种方法不受气象条件和距离的限制,但是在长时间航行中,由于惯性元件会发生偏差(漂移),因此导航精度比较差。
    空间技术的发展,使人们找到了一种比较理想的导航工具,这就是利用人造卫星来进行导航。这种专门用来导航的人造卫星叫做导航卫星。在导航卫星上装有无线电信标机。信标机不断向海上船舰发出无线电信号。远洋船舰装有无线电接收设备,根据接收到的无线电信号来确定船舰自身的位置和航向。用导航卫星进行导航不受气象条件和航行距离的限制,而且导航精度也比较高。
    通常,人们用多颗卫星组成一个导航卫星网,为海上船舰提供全天候全球导航。70年代在国际上使用的导航卫星网是由美国发射的五颗'子午仪"导航卫星组成的。"寻午仪"导航卫星最初是为美国海军"北极星"导弹核潜艇导航而发展起来的,1967年,美国政府宣布解密,许多国家的商船都使用这种卫星来进行导航。
    但是,"子午仪"导航卫星只能提供经度和纬度,不能定出高度,也向连续导航,平均定位间隔时间达 1.5小时,不能满足飞机和导弹的三维空间的定位要求。为此,从1973年起美国开始研制新一代的导航星全球定位系统(GPS)。
    导航星全球定位系统共有18颗卫星,分布在3个轨道面内,每个轨道面有6颗。卫星轨道高度约2万公里。全球各地的所有用户,在任何时候至少可以同时收到4颗导航星的信号。所以,导航星全球定位系统能24小时连续不断提供三维位置、三维速度和精确时间信息。定位精度优于 10米,测速精度优于 0.1米/秒,计时精度优于10毫微秒。
    导航星质量约460公斤,呈柱形,直径1.5米,星体两侧装有对太阳定向的两块太阳电池板,全长5.33米。
    导航星上有高稳定度的原子钟,可以提供精确时间信息。导航星连续发射L波段双频导航信号,用户接收信号的精确时间,得到导航信号从卫星到用户的传播时间,再乘上电波传播速度,就可以计算出卫星到用户之间的距离。同时接收3颗卫星的导航信号,就 能分别求出用户到3颗卫星的距离。分别以每颗卫星为圆心,以卫星到用户的距离为半径作圆球,3个球体的交点就是用户所在的位置。

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(责任编辑:赵竹青)
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