易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

为全球导航，中国如何做到的

为全球导航，中国如何做到的
文章插图
为全球导航，中国如何做到的
文章插图
为全球导航，中国如何做到的
文章插图
文章转载自“星球研究所”2020年6月23日中国西昌卫星发射中心长征火箭搭载着最后一颗北斗组网卫星划破长空（9时43分，北斗三号最后一颗全球组网卫星发射升空，摄影师@南勇）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
随后卫星将到达距离地表约36000千米的轨道它的稳定运行标志着中国北斗卫星导航系统全面建成这是一个庞大的工程太空中46颗导航卫星昼夜不停地环绕在地球周围地面上2700多个基准站分布于大江南北一张“天罗地网”铺展开来（北斗“完全体”，包括北斗二号卫星16颗，北斗三号卫星30颗，制图@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
这也是一个艰难的工程8万多名工作人员300多家研发单位前前后后奋战20多年终于梦想成真（20年间，长征火箭作为北斗卫星的唯一运载工具，发射次数多达44次，下图为装载第39和第40颗北斗卫星的长三乙火箭静待发射的场景，摄影师@史悦）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
这更是一个必需的工程如今北斗已经广泛应用于电力、金融、通信、交通农业、测绘、减灾救灾等生产和生活的方方面面中国将彻底摆脱对美国全球定位系统（GPS）的依赖（以350公里时速行驶的京张高铁，可以实现从驾驶一次制动到停车的停准误差不到10厘米，下图为跨河而过的京张高铁，摄影师@赵斌）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
而且借助北斗中国导弹拥有了超高精度的制导能力国防利器愈加锋利（2019年10月1日，庆祝中华人民共和国成立70周年大会阅兵式中的巨浪-2导弹方队，图片来源@人民视觉）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
如今北斗系统（BDS）已经覆盖全球与美国的全球定位系统（GPS）俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）欧盟的伽利略系统（Galileo）并称全球四大卫星导航系统（GNSS）20年磨一剑中国是如何做到的？01导航卫星的秘密要想获取我们的位置太空中需要布置至少3颗导航卫星它们不断地发射电磁波信号我们利用导航设备接收信号信号在一发一收之间产生的时间差再乘以电磁波的传播速率（光速）便可以计算出我们与卫星的距离只有1颗导航卫星时以卫星为中心我们与卫星的距离为半径便得到一个球面球面上的任何一点都可能是我们的位置（光速约等于3×108m/s，一颗导航卫星确定的位置——球面，制图@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
若有2颗导航卫星两个球面相交得到一个圆周圆周上任何一点都可能是我们的位置（两颗导航卫星确定的位置——圆周，制图@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
若有3颗导航卫星三个球面相交得到A、B两个点两点中任何一点也都可能是我们的位置（三颗导航卫星确定的位置——两个点，制图@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
而两点之中仅有B点位于地表附近于是便锁定了我们唯一的位置（与地表的交点有且只有一个，制图@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
这就是导航卫星的秘密即三球交会定位原理实际上在测量时间的时候会产生各种误差为了消除误差往往还需要第4颗卫星的辅助同时为了保证我们随时随地都能接收到4颗以上的导航卫星信号环绕地球的卫星总数往往远远高于4颗例如美国GPS和俄罗斯GLONASS系统导航卫星的数量都在24颗以上（GPS系统定位示意，同一点上空的卫星多在4颗以上，原图来源@维基百科，重制@郑伯容/星球研究所）▼为全球导航，中国如何做到的
文章插图
可是在上世纪90年代想要短期内发射同等数量的导航卫星对于航天及导航技术相对落后的中国来讲几乎是一个不可能实现的梦想能否用最少的卫星实现定位的目标？02蹒跚起步一个大胆的方案横空出世陈芳允“两弹一星”功勋、著名电子学家首次提出了由两颗卫星组成的双星定位系统其巧妙之处在于在地面设置了一个“大脑”即地面控制中心利用地面控制中心人们可在地球周围“虚拟”出一个球体并通过控制中心、卫星、用户三者之间的交互计算得到用户的位置（地面控制中心可以提供用户的高程等已知数据，且拥有超强的解算能力。双星定位原理示意，制图@郑伯容/星球研究所）▼

推荐阅读


上一篇：天文学家发现首颗无云的类木星行星

下一篇：义气男认证！郑亨敦因健康问题下车，金希澈爽快答应代为主持！