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1、现代卫星导航系统技术的特点分析 何鑫涛 长沙市长郡中学 摘 要： 随着科技的发展, 全球的卫星导航系统的建立已经趋于完善, 在日常生活当中, 已经离不开导航的应用, 本文针对现代卫星导航系统展开分析, 旨在了解其相关的技术特点。关键词： 现代化; 卫星导航系统; 技术特性; 分析; 收稿日期：2017-9-19Received： 2017-9-19我国的卫星导航系统前景广阔, 尤其是北斗卫星导航系统的建设更加令人期待, 业界已经从不同的方面对卫星导航系统展开研究, 例如:组合导航和系统等方面, 取得了良好的成果。1 卫星导航系统的变化GPS 是美国方面提出的技术, 在 20 世纪的 70 年代
2、正式建设成功, 这一技术的应用主要用于军事, 帮助美国在战争当中取得先机, 投放武器时的精准度得到提高, 通过统一形式的导航定位, 美国在军事上的地位得到提高, 随着技术的扩张, 军用导航的种类也逐渐的增多。现如今, GPS 已经发展为军民两用的多用途系统, 而且已经成立了 GPS 委员会, 管理虽然以政府颁发的政策为主, 但是实际上还是由军方把控。从全球定位系统发展至今, 卫星等方面已经发生了明显的变化, GPS 二号早已经投入到正常的使用当中, GPS 三号正在研究的进程当中。在 GPS 初步定位的星座方面, 以圆形轨道的二十四颗卫星为基准, 通过不断的实验, 已经将三个轨道扩展为六个轨道
3、, 在使用的时候更加的精准。从运行控制系统方面予以参考, 在经历了一系列的改进之后, 对 GPS 的结构体系重新建设, 下一代系统的建立虽然面临着美国的财政问题, 但是也保持更为稳定的状态。2 我国卫星导航系统的发展中国正在实施北斗卫星导航系统建设, 预计在 2020 年左右, 建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。实际上, 这一系统的资金投入很少, 但很成功, 而且应用起来也很方便。一代北斗卫星导航系统是我国取得的创新性成果, 但是在用户的容量和定位的精准度上还存在着许多的局限问题, 仅仅是在体制方面就无法与GPS 系统相比拟, 我国也正在加紧建设更加高端的北斗卫星系统。3 卫星导航系统的技术特点
4、及改进措施3.1 GPS 系统的备份维持技术特点卫星导航系统的研究主要从 GPS 出发, 因为这一技术应用得更加广泛, 而且发展得更加成熟, 卫星的轨道备份是跟随卫星位置的排列而演变的, 如果添加或者是减少某颗卫星, 就会导致卫星的星座排位发生改变, 这也是在不断完善的过程中不得不采取的措施, 对设计的效果有着良好的帮助作用。每发射一颗替补的卫星, 并不是简单的更换, 每一刻卫星的展位都是经过优化计算得出的, 最近几年来, 卫星的数量基本保持在二十八颗以上, 替补性质的卫星没有在轨道的平面上和其他卫星产生联系, 有的卫星甚至没有在同一个轨道之上。实际情况上, 卫星定位系统的轨道备份受多方面的因
5、素影响, 例如功能指标和发射场地等, 这些因素决定着系统的量化数据, 通过优化设计, 卫星的轨道展位会更加的合理。由此可见, 卫星的导航系统在轨道备份和长期的维持方面呈现出多元变量的特点, 因此出现了多目标和比较复杂的函数问题。原有的维持策略是按照技术进行发射, 现今的维持策略已经转变成按照需要进行发射, 也就是说只有满足实际应用的情况下才会发射替补的卫星。实行动态的优化可以加强全球定位的精度, 使得系统实现连续性的运作, 更好地达成各项指标的要求。3.2 寿命长的特点已经发射出的卫星系列一共有五种, 其中有两颗卫星发射失败, 但是这并不影响卫星导航系统的运行工作, 这五种卫星的主要参数均不同
6、, 通过相关的数据总结已经发射出的卫星的整体情况, 有的卫星在设计上并没有达到基本的寿命要求, 使用时间最长的卫星达到了十六年, 这颗卫星比设计的寿命还要长, 剩余的卫星寿命在 912 年间不等。因此, 在开发研究新技术的时候, 务必考虑卫星的使用寿命问题, 保障卫星的管理技术达到成熟, 长寿命的特征是卫星系统运行基本条件, 经过不断的改进以延长寿命不仅减少卫星更替带来的麻烦, 还可以减少资源的浪费。3.3 载荷技术的演变特点在系统不断演化的过程中, 有效载荷技术也在不断的发展, 在一代卫星的技术发展当中, 仅仅存在频率的调制和导航电文的信号控制, 开发的阶段正好反映了技术的水平, 在二代系统
7、当中, 除去基本的功能之外, 还添加了广播软件, 对时钟的参数进行精度的调节, 采用反电子欺骗技术可以对密码进行加密处理。对于三代卫星, 这种卫星属于增强型, 可以实现基本的电文存储能力, 而且在缺少地面控制系统指挥的情况下仍能完成基本的导航, 只是在精准度方面有所欠缺。四代卫星的建设主要从替补方面的技术着手, 卫星之间的距离测定更加精确, 而且还添加了通信线路的设计, 能够实现基本的自主导航功能, 在可编程能力方面也取得了重大的突破, 能够实现在轨编程。第五代卫星的推出, 保证了普通用户的功能实现, 信号流通性更好, 结构上也更加灵活。卫星在使用过程中, 其发射的功率更加强大, 抗干扰能力也
8、更好, 在军事方面的应用更加广泛, 因为其保密性较强。第六代卫星是最新研发出来的卫星, 属于后续卫星系列, 对于民航的安全方面提供基础性的保障, 通过硬件的设计, 增强了卫星之间的数据处理能力, 传输的速度更快。3.4 自主导航技术的添加特点在没有地面控制中心的指导之下, 卫星具备自身的导航功能, 通过卫星之间的距离, 应用处理器进行滤波处理, 通过时钟参数的添加, 生成导航的电文并且维护卫星之间形成固定的形态。自主导航系统具有以下几种特点。 (1) 卫星连接的天线特性, 接受的天线一共有九个基本的单元, 只有一个单元在中心位置, 其他的单元围绕这一中心单元进行排列, 相位与中心的单元相反;
9、(2) 拓扑结构, 结构的设计是根据星座的构型展开的, 如果建立的是二十四颗的星座, 应该建立 816 条轨道, 并且建立侧向的链路; (3) 工作模式, 自主导航系统的添加一共有四种, 分别为关闭模式、滑行模式、隔离模式和正常运行的模式。3.5 调制技术的应用特点调制技术主要运用分裂调频技术, 这一技术具有以下几种优势: (1) 对导航频段有帮助作用, 信号之间的干扰较小, 能够抑制更多的多路效应; (2) 对抗外界的干扰能力更强, 还添加多工器的设计; (3) 军用信号在发出之后不会干扰到民用的信号。4 结论地面控制技术是现代化改造中的重要内容, 软件和硬件都要加入到改造的计划中, 减小时钟的误差是关键, 提高用户使用的精准度才是最终的目标。参考文献1辛洁, 赵伟, 张之学, 等.卫星导航系统发展及其军事应用特点分析J.导航定位学报, 2015, 04. 2辛洁, 赵金贤, 胡彩波, 等.卫星导航系统发展及其军事应用特点分析A.中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心, 2015, 6. 3袁润平, 翟建勇, 王伟.卫星导航系统中的 BOC 调制和接收技术分析J.现代导航, 2013, 04.
