作者:hacker 日期:2022-07-15 分类:网络教程
GPS的英文全名叫:Global Posting System,中文名字叫全球卫星导航系统,简称GPS。
GPS的上一代产品是美国海军1964年研制的“子午仪”导航卫星,属于低轨道卫星。主要用途是为核潜艇和水面舰艇的导航之用,兼做大地测量功能。它最重要的功能是为北极星核导弹提供精确的定位,以便迅速发动核打击。从1960年4月到80年代初共发射30多颗 。第一颗是子午仪1B号,用来对导航卫星方案及其关键技术进行试验鉴定,并验证双频多普勒测速定位导航原理,结果证明卫星导航可行。 “子午仪”的主要用户——北极星核导弹
“子午仪”卫星主体是八棱柱体,高 25.4厘米,宽45.7厘米,有一根长22.86米的稳定杆,从柱体的顶部伸出,杆子未端带有一个重约1.36公斤的质量块。四块短形太阳电池帆板从棱柱体侧面伸出,形成十字形,帆板长167.6厘米,宽25.4厘米。
1963 年12月发射第一颗实用导航卫星子午仪 5B-2号;1964 年 6 月发 射第一颗定型导航卫星子午仪 5C - 1号,并交付海军使用;1967 年7月子午仪号导航卫星组网实用并允许民用。1972年开始执行子午仪改进计划(TIP ),共发射3颗卫星,主要试验扰动补偿系统 ,对大气阻力和太阳辐射压力等引起的轨道摄动作实时补偿,大大提高了轨道预报精度,故称无阻力卫星。1981 年5月发射经过改进的实用型子午仪号卫星,改名为新星号(NOVA)。 卫星导航的开山之作:“子午仪”卫星
“子午仪”卫星运行在高度约1100公里的近圆极轨道,目的是为了避免多普勒效应减弱。它们在轨道面上均匀分布组成围绕地球的空间导航网,六颗卫星在轨道上的配置似鸟笼形状。它可为全球任何地方的水下潜艇、水面船只、地面车辆和空中飞机等用户服务,用户每隔1.5小时左右就可以接收每颗卫星以150兆赫与400兆赫频率连续播送的无线电信号。地球上的用户根据发送的信号,便可以确切地知道卫星在太空轨道上的位置。人们根据多普勒效应,用计算机就能确定出地球上运动体(如潜艇等)所在的位置。这样,即使潜艇在浩瀚的海洋水下航行,时时刻刻都能知道自己在何处,在大海深处航行数月也不会迷失方向。
地球上的用户,利用“子午仪”导航卫星发送的无线电信号来确定自己所在的位置,一颗卫星的定位精度在20~ 50米。如果在一天内把数颗卫星飞越30多次的数据都收集起来,然后进行平均计算,可以把定位误差减小到最小,这样就可以把定位精度提高到几米。
总体性能方面,“子午仪”系统用于军事导航的定位精度为6米左右,通过多次定位可达2米以内。整体系统可工作到1996年。子午仪导航系统可以全天候导航,导航信号覆盖全球;导航精度优于以前任何系统。但不能定高度、速度,不能连续实施导航。
不能连续导航对于用户来说实在麻烦,固定地点采用卫星多次飞越的数据来提高定位精度,显然是一个很好的办法。但是对于航行在水中的潜艇、水面的船舶,它们的导航接收机安在活动的艇、船上,还必须精确地知道它们航行的速度,否则,定位精度将会大大降低。对于翱翔在空中的飞机,由于在两次导航定位的时间间隔内,飞行距离可达1000公里以上,显然,不能用“子午仪”导航卫星来进行导航,而需要研制更先进的导航卫星系统。
“子午仪”的诞生在当时具有重大的科学意义,它是人类首次建立的卫星导航系统,它为后来的GPS以及伽利略系统奠定了基础。另外,“子午仪”也让军方充分认识到导航系统的重要性,接下来的时间内,世界主要强国均在卫星导航系统上投下巨资。
GPS的诞生和组成
GPS的诞生
为了解决“子午仪”存在的众多问题,美国国防部70年代投资100亿美元开发新的卫星导航系统,即我们熟悉的GPS,从当时到1993年GPS建成投入使用,共耗资300亿美元以上。GPS在当时隶属于“星球大战”的组成部分受到了相当高的重视,80年代美国放弃星球大战计划后,GPS仍然得以存活发展。 GPS系统示意图
和早期的“子午仪”相比,GPS提高了卫星的数量,同时应用了最新的计时工具,让定位精度大为提高。另外GPS可提供实时导航,大大方便了飞行器和舰船的应用。同时GPS解决了“子午仪”不能提供高度数据的缺陷,当GPS接收器能锁定4颗卫星信号的时候,便可提供实时的高度数据。另外,GPS还提供较高的容错性,当接收机能接收到5颗卫星的数据时,其中一颗便可提供错误信息供参考。除了传统的导航用途外,GPS还可以提供较为精确的移动信息和时间校正功能。
可以说,GPS相对于“子午仪”有了重大的飞跃,让卫星导航真正进入大规模应用领域。
GPS的发展阶段
GPS系统的组成
GPS主要包括3部分的设备:地面控制中心;导航卫星和GPS接收装置。GPS主控制站在美国科罗拉多,负责全权控制,另外的三个地面天线,五个监测站,分布在全球。主要是收集数据、计算导航信息、诊断系统状态、调度卫星这些杂事。太空中共有27颗GPS卫星,距离地面20200公里。27颗卫星有24颗运行、3颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。卫星发射两种信号:L1和L2。L1:1575.42MHZ-p.htm" target="_blank" title="1575.42MHZ货源和PDF资料"1575.42MHZ L2:1227.60MHZ。卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟,计划未来用氢原子钟。至于接收机就很简单了,就是我们手头的GPS设备,包括大米同学的手机。常见的民用手持机接收L1信号,还有双频的接收机,做精密定位用的。军用的要复杂一些,主要更为可靠。 美国的德尔塔火箭发射最新型的GPS卫星
GPS的精度
性能方面,GPS虽然是军民合用的系统,但它针对军用和民用提供了不同的定位精度。军用为3米,民用信号增加了干扰机制,使精度下降到100米。鉴于GPS在民用中发挥越来越重要的作用,美国政府2005年取消了GPS的干扰机制,使民用信号的精度提高到了5米,大大方便了民用用户的使用,也为现在GPS的普及奠定了基础。不过据称经过改进的GPS军用信号已经达到了1米的精度,但尚未对民用开放。
下面我们来了解GPS的主要工作原理。
GPS的主要原理比较简单,只涉及基本的地理和数学知识,但由于种种因素的干扰,完全搞明白GPS的原理就比较复杂了。我们这里只讲述最基本的知识,以便大多数读者能够理解。
首先我们假定GPS卫星的位置为已知,而我们又能准确测定所在地点A至卫星之间的距离,那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步,我们又测得点A至另一卫星的距离,则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离,就可以确定A点只能是在三个圆球相交的两个点上。根据一些地理知识,可以很容易排除其中一个不合理的位置,因为这两点相差很远,可能在地球之外和地心某处,所以通过GPS内置的逻辑系统可以很容易的排除掉。
为了担保不会有意外发生,GPS通常会测量第4颗卫星的位置,这样4个虚拟的圆形相交的点就是我们的精确位置了。
综合所述,想GPS定位需要具备两个重要条件:
1、其一是要确知卫星的准确位置
2、其二是要准确测定卫星至地球上我们所在地点的距离
具体来讲,实现第一点的方法是通过精确的控制。首先要优化设计卫星运行轨道,而且,要由监测站通过各种手段,连续不断监测卫星的运行状态,适时发送控制指令,使卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历(相当于火车时刻表),注入卫星,且经由卫星发送给GPS接收机。正确接收每个卫星的星历,就可确知卫星的准确位置。 导航卫星的飞行轨迹有严格的限制,每颗都必须按照时刻表运行
第二点解决原理,只要知道卫星发射的信号到地面的距离就能准确知道卫星的距离,其中原理是最简单的物理公式:距离=速度*时间。GPS接收机计算卫星信号之间的间隔时间,乘上电磁波的速度就是准确的距离乐。但是这其中涉重要问题:卫星时间和GPS时间要同步,GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的原子钟,并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息,同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息,使与自身的时钟同步,就可获得准确的时间(GPS自身的时钟采用廉价的石英钟)。所以,GPS接收机除了能准确定位之外,还可产生精确的时间信息。 GPS的核心装配——原子钟(非GPS用)
知道了距离和卫星的位置后GPS就可以开始工作了。当然这其中还涉及相当复杂的知识,包括大气的干扰;时间的校对;卫星的控制;容错功能;提高精度的差分技术等等,足可以让你学上好几年。当然,作为普通用户,我们只知道简单原理就成了。
最后,我们来模拟一次卫星导航,就说大米同学吧。此人在外HAPPY后夜间迷路,怎么也会不了家,突然一掏兜想起自己还有GPS。慌乱中,大米启动GPS导航,系统开始自动寻找可用的GPS卫星,大米运气不错,有4颗卫星能用,信号清晰。GPS开始接收卫星传输的无线电波,首先计算出4颗卫星的距离,然后通过“卫星运行时刻表”,知道了4颗卫星的位置。条件具备后,GPS开始对比内置地图,根据经纬度坐标确定目前的方位,最后根据大米的指示开始导航,甜美的语音告诉使用者出前方5米掏开门的提示——敢情大米在家门口转悠了一个晚上!
如何,相信您对GPS的整个系统和运作方法有了大概的了解。
系统构成与工作原理 北斗卫星导航定位系统的系统构成有:两颗地球静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。 北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”:以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心,各以测定的卫星至用户终端的距离为半径,形成2个球面,用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图,提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。
由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定位信号,由信号到达定位卫星时间的差值计算用户位置,所以被称为“有源定位”而其他几种定位系统都是接收机被动接受信号,成为无源系统。北斗星除了能作导航用途外,还可以进行简单的通讯功能,这是其他系统所不具备的。
北斗星显然是应急的产物,系统只有3颗卫星,造价和同类系统相比非常便宜,它的主要作用是确保战争时期和特殊用途时不受GPS的限制,有很强的战备目的。从性能上看,北斗星定位等功能和GPS相比也稍微不及,并且“有源定位”的工作方法很容易暴露用户的位置,保密性差,在军用方面是个不小的缺点。
总体来看,北斗星是我国在卫星导航的试水产品,很多地方还不完善,还有很长的路要走。出于战备目的,市面很少有北斗星的接收机出售,且价格昂贵,使用者基本是军队等国家用户。虽有少数零售产品,但都是应付事的面子工程,基本没有商业价值。 GPS和摩托罗拉“铱”系统的区别
在小编完成此文的时候,大米同学突出说出“铱”系统这个名词,并且将“铱”和GPS弄混了。为了解释这个问题,我们最后再介绍一下摩托罗拉的“铱”系统,看看它和GPS有和区别。
“铱”系统简单介绍
“铱”星系统是由美国摩托罗拉公司卫星通信部设计、筹建的通过低地球轨道运行的卫星组成的通信系统,与现有通信网结合,可实现全球数字化个人通信。于“铱”星系统包括66颗卫星,有部分是由中国长城工业公司的长征2C/SD火箭承担发射任务的。
这个系统最初设计中是模拟化学元素铱的原子结构,铱的原子核外有77个电子绕核旋转,所以设计的“铱”星系统也由77颗卫星在太空中的7条太阳同步轨道上绕地球运行,可以覆盖地球表面的任一点,构成“天衣无缝”的通信覆盖区,后来,这一系统改为66颗卫星围绕6个极度地圆轨道运行,但仍用原来注册的名称。
“铱”星系统于1994年开始发射了7颗卫星。1998年11月1日,“铱”星系统正式投入运行,开创了人类电信史上的新篇章。美国的副总统戈尔成为“铱”星的第一位用户,他将第一个电话打给了美国地理学会主席(此人是电话的发明人亚历山大·贝尔的曾孙)并告知他这个振奋人心的好消息。
“铱”星系统是一个非常庞大的低轨道卫星网络,共计72颗通信卫星(66颗组网卫星和6颗在轨的备用卫星),运行在距离地面780公里高的轨道上,构成了6个倾角为86.4度的轨道面,卫星在轨道上绕地球运行的周期是100分钟又28秒。每颗卫星的质量约700千克。在每颗卫星上有48个发射点用来传送通讯信号。整个“铱”星系统和“铱”星本身都是由Motorola公司负责设计的,“铱”星系统的用户端的手持设备(“铱”星手机)是由Motorola公司和日本的专业手持电话制造商京瓷(Kyocera)提供,“铱”星手机分为只用于Iridium系统通信单功能机和GSM移动网/Iridium复合模式两种。后者既能用作卫星电话,又能用作蜂窝无线电话使用。当一个“铱”星用户呼叫另一个“铱”星用户时,“铱”星系统将会通过整个“铱”星网络定位被呼叫的“铱”星用户。如果被呼叫用户位于一个地面GSM系统的呼叫范围内的话,则信号将通过该地面GSM网络接通该用户的GSM信道(如果该用户使用兼容GSM的“铱”星电话),就如同上面的情形。而如果无法在地面电话网内定位,则信号将直接在卫星与卫星之间传送,直到传送到被呼叫的“铱”星系统用户的“铱”星电话上。所以,只要通话双方都使用“铱”星电话,则无论用户在南极还是北极,该次通话肯定能够建立,体现出了“铱”星在个人通信方面的强大能力。 卫星爱好者拍摄的“铱”星掠过的照片
1998年11月“铱”星公司的全球卫星通讯系统全面建成并正式投入商业运营后,“铱”星公司在世界各地广设分公司,并拨出庞大的财务预算在全球范围内进行大规模的广告宣传活动,以纪念这一重大的技术创举,可谓声势浩大。不过,随着时间的推移,“铱”星公司在项目论证上存在的严重问题就逐渐暴露出来了。“铱”星公司所吸收的卫星电话用户的数量远远低于原来的预期,甚至达不到当初预计数字的一个零头。
同时,由于“铱”星公司的有息负债额高达44亿美元,占投资总额的80%,严重的入不敷出导致资金迅速枯竭,财务上陷入困境,该公司不得不在1999年8月向法院申请破产保护,在2000年3月17日,“铱”星公司被宣布破产,耗资57亿美元的“铱”系统最终走向失败。据最新消息,“铱”卫星公司(Iridium Satellite LLC,不是“铱”星公司)只花了2500万美元就完成了对“铱”星公司(Iridium LLC)及其子公司所属资产的收购,并刚从美国国防部获得了一份为期两年,价值7200万美元的合同,给大约20000名官员提供不限时间的无线通信服务。目前几十颗“铱”星委托波音公司管理和维护。 “铱”星电话,和普通GSM手机差不多
虽然走向大众的“铱”星系统失败了,但卫星移动通信系统仍存在广阔市场。因为目前,陆地蜂窝移动通信系统只能覆盖地球2%的面积,而且受用户和通信量制约,在一些地广人稀的区域长期运营蜂窝网得不偿失,加之海事卫星系统几十年来的成功运营,均表明卫星移动通信市场前景广阔。目前卫星通信系统仍在发展,除已投入使用的全球星系统外,还有ICO系统、奥德赛系统、日本的NTT系统、欧洲的RACE系统,都有着广阔的发展前景。
“铱”星系统通信装置在国内有出售价格与通话费用惊人也只有少数政府部门采购的起,普通老百姓是无缘享受了。
“铱”星系统和GPS的区别显而易见,“铱”星系统功能是通信,打电话用的;GPS是负责导航的,看地图用的。二者不能混淆。 卫星导航展望
讲了半天卫星导航,大家肯定有点累了,咱们最后说点实际的。
卫星导航在我国还出于尚在发展的产物,产品主要是以美国的GPS为主,价格说实话还比较昂贵,一般的产品的售价在2000元左右,而且还需要缴纳每年的使用费用,以更新地理数据等,否则设备会作废或过期。从实际使用上来看,小编觉得还有不少问题需要解决,首先是地图精度实在不足,信息少的可怜,只能给你大概的走法,并且精度不能保证。
其次,GPS的使用稍有复杂,尤其是行车期间绝不能使用,否则复杂的操作很可能令你出交通事故。因此GPS在易用性方面还需要进行较大的改进。
目前可用的导航系统只有GPS一家,没有其他替代品。不过随着2008年欧洲“伽利略”的投入使用,相信导航系统竞争加剧,价格会进一步下调。预计今后的导航系统很可能内置GPS和伽利略两套系统,互为备份并且还能提高使用精度。至于俄罗斯的GLONASS和我国的北斗星,由于种种原因,很可能不足以进入市场。
总之,小小的GPS别看样子简单,但其中蕴含的科技却是普通人难以想象的,从早期的罗盘指南针路到现在的卫星导航,其中经历了数千年的发展历程,背后经过了无数人的艰辛劳动,所以别小看您的GPS! 转载附录:卫星导航的核心设备—原子钟
GPS系统操作原理其实是很简单的:每一颗卫星不断发射包含其位置和精确到十亿分之一秒的时间的数字无线电信号。GPS的接收装置接收到来自于四颗卫星的信号,然后计算出在地球上的位置,误差仅为几百英尺。接收装置将接收时间与卫星发射的时间进行比较,通过二者之差计算出远离卫星的距离(光线的速度为每秒186000英里,假如卫星发射时间比接收时间晚千分之一秒,那么接受装置离卫星的距离就为186英里)。通过比较这个时间与其他三个已知位置的卫星的时间,接收装置便能够确定经纬度及海拔高度。
从以上论述可以看出精确计时及其计时工具在整个GPS系统中的重要地位。
说到原子钟,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。
根据量子物理学的基本原理,原子是按照不同电子排列顺序的能量差,也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差,来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时,它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的,这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。
30年代,拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在这里,他们在依靠这种原子计时器来制造时钟方面迈出了有价值的第一步。在其研究过程中,拉比发明了一种被称为磁共振的技术。依靠这项技术,他便能够测量出原子的自然共振频率。为此他还获得了1944年诺贝尔奖。同年,他还首先提出“要讨论讨论这样一个想法”(他的学生这样说道),也就是这些共振频率的准确性如此之高,完全可以用来制作高精度的时钟。他还特别提出要利用所谓原子的“超精细跃迁”的频率。这种超精细跃迁指的是随原子核和电子之间不同的磁作用变化而引起的两种具有细微能量差别的状态之间的跃迁。
在这种时钟里,一束处于某一特定“超精细状态”的原子束穿过一个振荡电磁场。当原子的超精细跃迁频率越接近磁场的振荡频率,原子从磁场中吸收的能量就越多,从而产生从原始超精细状态到令一状态的跃迁。通过一个反馈回路,人们能够调整振荡场的频率直到所有的原子完成了跃迁。原子钟就是利用振荡场的频率即保持与原子的共振频率完全相同的频率作为产生时间脉冲的节拍器。
两位科学家先驱的工作为全球定位系统的发展奠定了基础:左图:拉比对原子和原子核的基本性质所做的研究引导他发明了磁共振的技术,为第一台原子钟的出现奠定基础。右图:拉比以前的学生诺曼·兰姆赛为铯原子束“喷泉”钟的发展奠定了基础。他还发明了氢微波激射仪器,从而为时间记录的概念重新下了定义。
拉比本人并没有深入到制造这种时钟的工作,但其他的研究者继续工作改进这个想法和技术。1949年,拉比的学生诺曼?兰姆赛所做的研究表明如果让原子束通过振荡场两次的话便能得到更精确的时钟。为此,兰姆赛于1989年获得了诺贝尔奖。 几十年来,铯束钟、氢微波激射钟和铷钟这三种时钟在空间领域发挥着重要作用,要么是被安装在卫星上,要么是安装在地面控制系统里。GPS系统的卫星最终必须依赖这些和拉比六十年前所构想出的时钟相似的铯钟。
1993年也就是五角大楼构思GPS系统的20年后,随着第二十四颗卫星的升空,GPS系统终于成为一个实用的系统了。美国空军操纵着这些卫星,并从遍布全世界的五个地面站监视着它们。收集到的数据将送到位于科罗拉多的空军联合空间行动中心进行分析,该中心每天将这些最新数据传送回每颗卫星上,校正时钟及轨道数据。
一、卫星电视接收系统的组成:
卫星电视接收系统是由:抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收站。
1.抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射会聚成一点(焦点)。
2.馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个惧卫星信号的喇叭,称为馈源,意思是馈送能量的源,要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫星接收天线基本上用大张角波纹馈源。
3.高频头(LNB亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。
4.卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调,解调出卫星电视图像信号和伴音信号。
卫星扩播电视信号的极化方式。
卫星电视信号的极化方式有四种:右旋圆极化、左旋圆极化、垂直极化和水平极化。因前两种极化不常用,现只介绍垂直极化(V)和水平线极化(H)的接收方式。
垂直极化和水平极化的接收,是改变馈源的矩形(长方形)波导口方向来确定接收的是垂直极化或水平极化。当矩形波导口的长边平行于地面时接收的是垂直极化,垂直于地面时接收的是水平极化。极化方向(极化角)又因地而异有所偏差。因为地球是个球体,而卫星信号的下行波束却是水平直线传播,这就造成不同方位角所收的同一极化信号有所不同,所以地理位置不同,所接收的信号极化方向也有所偏差。馈源的长形波导口(极化方向)将不完全垂直或水平于地面。调整极化方向时应注意这一点。
家用卫星接收系统及进CATV系统的方框示意图:
天线的安装:
安装抛物面天线时,一般按厂家提供结构图安装。各厂家的天线结构都是大同小异基本相同。天线的结构反射板有整体成形和分瓣两种( 2M以上的反射板基本为分瓣),脚架主要有立柱脚架和三脚架两种(立柱脚架较为常见),个别一点八米以下脚架为卧式脚架。抛物面天线的结构见图。以下是基本安装步骤:
卧式脚架装在已准备好的基座上,校正水平,然后坚固脚架铁丝及焊接固定(卧式脚架须先调好方位角后方可固定脚架)。
装上方位托盘和仰角调节螺杆。
依顺序将反射板的加强支架和反射板装在反射板托盘上,在反射板与反射板相联接时稍为固定即可暂不紧固,等全部装上后,调整板面平整再将全部螺丝坚固。这里提起注意的是分瓣反射板有些厂家是无顺序的可随意拼装,但有些三瓣是有安装馈源支杆的安装点,这三瓣须三分安装在里面,否则馈源支架装上后不对称馈源与天线的反射焦点不能重合影响信号增益甚至收不到信号。整体成形的反射板装上托盘架后直接将反射板装在方位托架上即可。
装上馈源支架,馈源固定盘。
馈源、高频头的安装与调整:把馈源和高频头和连接其矩形波导口必须对准、对齐、波导口内则要平整,两波导口之间加密封圈,拧紧螺丝防止渗水,将连接好的馈源高频头装在馈源固定盘上,对准抛物面天线中心位置集中焦点。
顺便介绍一种计算天线焦距简单计算方法:
根据物面天线焦距比公式:F/D≈0.34~0.4,现以3M天线为例计算其焦距F=3ⅹ0.35+0.15=1.2(米),式中0.15为修正值。3M 天线焦距为1.2米。
系统调试
现介绍一种不知卫星方位角仰角,没有调试仪器情况下进行系统调试方法。系统调试必须把接收机、电视机拿到安装天线现场进行调试,安装现场必须有电源。以上准备工作做好后,下一步就是系统调试,步骤如下:
1、首先根据所要接收的卫星,把卫星接收机所接收的频道频率调准。有的卫星接收机频率显示为卫星频道的下行频率3.7GHz~4.2GHz,有的是显示高频头的输出中频 950MHz~1540MH,即是卫星接收机的接收输入中频频率。当碰上这情况时,用高频头的本震频率 5150MHz减去中频频率得出的是卫星频道的卫星下频率。
2、把所有的连接线接收,根据所要接收信号的极化方式粗调馈源,按极化要求调好馈源的波导口方向。
3、把天线反射面转向正南方向,松开仰角调节杠,让反射面上下调节灵活方便。然后根据所要捕捉的卫星定点的经度和调式所在地的地理位置,向东或向西一点一点转动天线反射面来改变反射面的方位。每转动一点方位后缓慢上下调节重复如此直至出现信号,确认是所要接收的卫星节目,然后保持信号强度暂固定仰角,进行下一步方位角微调。
4、使天线反射面朝单一方向水平转动,观察电视图像。使捕捉到卫星信号从有到无,从强信号到弱信号转至信号刚好消失,在脚架立术托盘交接处上下画一条直线与地面垂直作记号,再反转天线,使卫星信号图像在电视机中从弱到强,再从强到弱,转至信号图像刚好消失,在方位托盘记号处向下延伸立柱上画一直,这时立柱上已有两条直线作记号。重复以上步骤反复几次,确认立柱二记号点位置无误后,把方位托盘记号转至立柱二记号点之间的中心线位置,这就是所要调试卫星的方位角位置。把紧固方位角的螺丝坚固,方位角调试完毕。
5、微调仰角:用微调方位角的方法,在仰角调节杆上取二点作记号,用同样方法进行仰角微调。
6、馈源焦距及极化方向微调:用调方位角和仰角的方法微调焦距和极化方向。当馈源长度有限,焦距微调不适合以上方法时,这时电视图像画面噪声波点已委少或已没有了噪波点,可在馈源中塞点纸使画面出现较多的噪波点,然后调节馈源观察电视画面调至器噪波点减至最少,即调准了焦距。
7、至此,系统接收调试完毕,撤去现场调试设备,连接好高频头与室内接收机的同轴电缆,如果是多户接收或进CATV系统侧装上功分器,有必要时加装线路放大器。
卫星天线角度计算公式及示意图
卫星天线安装主要调整三个角度,按先后次序分别为仰角、方位角、高频头极化角。
方位角计算公式:Az=arctg(tgX/sinY)
仰角计算公式:El=arctg[(cosXcosY-0.1513)/(1-cos²Xcos²Y)开根]
极化角=X(当X为正值,高频头顺时针转动X度,反之逆时针转动)
X=卫星经度-接收地经度
Y=接收地纬度
如何装配第一个套站
对绝大多数安装卫视接收套站的朋友来说,安装第一个套站是个难点,一是购买器件难(大多只能邮购),二是安装调试难。下面谈几点意见供没装机,想装机的朋友参考。
1、 了解自己所处的地理环境(经度、纬度),确定哪颗星可收视(能收到、不加密、语种适合自己)。
2、 确定自己的意向消费,准备投入多少?价格一般1600-3000元之间。主要功能大同小异。 上面两条以自己本人的意向报刊杂志一般都有介绍,可参考《卫视周刊》、《电子报》、《寻星2000》等,一般都会有收获。
3、 选择销售商,应选择正规网站和报刊广告刊出的销售商,这种邮购有保障,报刊也有义务保护你的权益。最好先电话联系,选择的产品是否有货,包括产地、运输方式,并准确告知你的详细地址、电话等,以便及时收货、提货。 4、 选择好天线安装点,机器安放处,准备好之间的连接电缆。英制、公制F头视高频头、机器罗口而定。天线安装点的定位视当地经、纬度,一般正中向南,可向东、向西转动,前方没阻挡物,包括树木、凉晒的衣服。我们一般可收视的卫星从169°E至76.5°E,如地处上海(122°E)为正南,收100.5°E中卫一号,天线向西约22°的方位;收泛美2号169°E,则向东约46°;以此测定。
5、 收货后查看收到的件数是否缺少,是否与购买的相符,确定高频头到底是什么本振频率,这很重要,因为有多种本振频率,如单本振有11300,11250等,双本振有09750/10600,19750/10750,本振频率错了就收视不到!按天线安装示意图安装固定的天线座,装上天线、高频头。准确装上F头,不要短路!连接至接收机。
6、 以收100.5°E Ku节目为例,(调天线时本人一定要看到电视屏幕的变化),进入菜单到"安装",输入高频头本振频率10750;高频头电源为"开";进入"转发器设置",输入下行频率:12220,水平极化,符码率:23900,0-22K,开,PID设置:关;按OK;这时会出现"讯号质量", "图像质量",两个指示条,一般不可能收到讯号,下面讯号应有一定指示,图像指示为空白,然后慢慢调节天线,到两讯号都有指示,图像出来,固定天线,再调信号较弱的北京台,输入12329,水平,06930,一般应收到图像,如有马赛克或黑屏,慢慢调节天线方位和仰角。高频头极化角,调至图像清晰后彻底固定。机器安装调试好后,再输入其它频率,如12339,12349,12371,如方便一组AV接入电视机,一组AV接入功放,效果更佳。
7、 完成以上工作,你可设法收视其它节目了(换星),当然是轻车熟路了。
可以通用,因为频段是一样的。车载GPS导航仪的四大指标 为汽车驾车人指路的卫星导航系统,有下述4个重要因素双天线定位器工作原理:卫星信号、信号接收、信号处理和地图数据库。卫星信号-定位精准度: 汽车卫星导航系统需要依靠全球定位系统(GPS)来确定汽车的位置。最基本的,GPS需要知道汽车的经度和纬度。在某些特殊情况下,GPS还要知道海拔高度才能准确定位。有双天线定位器工作原理了这三组数据,GPS定位的准确性经常就可以达到2~3米。 因为GPS需要汽车导航系统在同步卫星的直接视线之内才能工作,所以隧道、桥梁、或是高层建筑物都会挡住这直接视线,使得导航系统无法工作。再者,导航系统是利用三角、几何的法则来计算汽车位置的,所以汽车至少要同时在三个同步卫星的视线之下,才能确定位置。在导航系统直接视线范围内的同步卫星越多,定位就越准确。当然,大多数的同步卫星都是在人口密集的大都市的上空,所以当双天线定位器工作原理你远离城区时,导航系统的效果就不会太好了甚至根本就不能工作。信号接收-接收灵敏度: GPS系统的工作原理是解析从同步卫星那里接收到的信号。投影在竖直的平面上,这些信号可以形象地表示为一个个的倒漏斗形。当这些“漏斗”的下半部分有一定的重叠时,GPS的解析程序就能够计算出汽车所在位置的坐标。在汽车行驶的过程中,一个类似于飞机或轮船导航用的陀螺仪的装置,可以连续地提供汽车的位置。但卫星信号有所间断时,计速器所提供的数据就用来填补其中的空白,并用来记载行驶时间。信号处理: GPS接收到的信号和计速装置所提供的信息,要通过接收器,提供给汽车导航系统,并由软件系统分析处理,重叠在存储的地图之上。地图数据库: 当GPS提供的坐标信息重叠到电子地图上时,驾车人就可以看出自己目前的位置以及未来的方向了。这最后一个环节叫做成图,也是车载导航系统中最重要的一环。离开了成图,导航系统就等于是没有了方向。
通过复杂的计算,通过分析该信号就能知道汽车和该卫星之间的距离。然后就可以在地图上找到该位置这个一言难尽啊。简单的说就是车载GPS仪中有能够接收GPS卫星信号的芯片,它可以通过天线同时接收到多个GPS卫星播放的信号,就能知道自己的位置和时间了,规划出到目的地的道路了
计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置。地面共有1个主控站和5个监控站负责对卫星的监视,就是车上装了用户端啊,每条轨道上有4颗卫星,并向主控站提供观测数据、倾斜角为55°的地球准同步轨道上,并通过3个注入站将它传送到卫星上去。它们负责对每颗卫星进行观测.
所谓车载,分别分布在6条离地面2万公里,使地球上任一地点能够同时接收7~9颗卫星的信号,卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射至用户接收端设备。在太空中有24颗卫星组成一个分布网络、遥测。主控站收到数据后GPS。GPS卫星每隔12小时绕地球一周、地面监控和用户接收等三大部分组成。它是由空间卫星、跟踪和控制
简单地说,GPS导航仪就是能够帮助用户准确定位当前位置,并且根据既定的目的地计算行程,通过
地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地的汽车驾驶辅助设备。
光有GPS系统还不够,它只能够接收GPS卫星发送的数据,计算出用户的三维位置、方向以及运动速度
和时间方面的信息,没有路径计算能力。用户手中的GPS接收设备要想实现路线导航功能还需要一套完善
的包含硬件设备、电子地图、导航软件在内的汽车导航系统。
GPS导航仪硬件包括芯片、天线、处理器、内存、屏幕、按键、扬声器等组成部分。但就目前情况看
来,市场中的GPS汽车导航仪在硬件上的差距并不大,主要区别还是集中在内置的软件和地图上。在这里
需要提醒大家注意一点,人们习惯上总是关心导航仪内预装何种地图,实际上这是混淆了地图和软件两
者的区别。所谓地图其实只是数据,而软件是搜索引擎。地图中各种地理信息综合在一起的庞大数据如
何被用户所应用?如何才能反应到导航界面中?这就要借助于软件来实现了。因此导航地图离不开软件
的支持,反过来再优秀的软件系统如果没有详细的地图数据也是白搭。
总结一下,一部完整的GPS汽车导航仪是由芯片、天线、处理器、内存、显示屏、扬声器、按键、扩
展功能插槽、电子地图、导航软件10个主要部分组成。
判断GPS导航仪的优劣,导航仪所能接收到的GPS卫星数量和路径规划能力是关键。导航仪所能接收
到的有效卫星数量越多,说明它当前的信号越强,导航工作的状态也就越稳定。如果一台导航仪经常搜
索不到卫星或者在导航过程中频繁地中断信号影响了正常的导航工作,那它首先质量就不过关更谈不上
优劣了。
已有5位网友发表了看法:
访客 评论于 [2022-07-15 15:09:21] 回复
ium复合模式两种。后者既能用作卫星电话,又能用作蜂窝无线电话使用。当一个“铱”星用户呼叫另一个“铱”星用户时,“铱”星系统将会通过整个“铱”星网络定位被呼叫的“铱”星用户。如果被呼叫用户位于一个地面GSM系统的呼叫范围内的话,则信号将通过该地面GSM网络接通该用户的G
访客 评论于 [2022-07-15 11:49:45] 回复
由Motorola公司和日本的专业手持电话制造商京瓷(Kyocera)提供,“铱”星手机分为只用于Iridium系统通信单功能机和GSM移动网/Iridium复合模式两种。后者既能用作卫星电话,又能用作蜂窝无线电话使用。当一个“铱”星用户呼叫
访客 评论于 [2022-07-15 11:33:09] 回复
的“铱”星掠过的照片 1998年11月“铱”星公司的全球卫星通讯系统全面建成并正式投入商业运营后,“铱”星公司在世界各地广设分公司,并拨出庞大的财务预算在全球范围内进行大规模的广告宣传活动,以纪念这一重大的技术创举,可谓声势浩大。不过,随着时间的推移,“铱”星公司在项目论证上存在的严重问题就逐
访客 评论于 [2022-07-15 19:20:39] 回复
,主要区别还是集中在内置的软件和地图上。在这里需要提醒大家注意一点,人们习惯上总是关心导航仪内预装何种地图,实际上这是混淆了地图和软件两者的区别。所谓地图其实只是数据,而软件是搜索引擎。地图中各
访客 评论于 [2022-07-15 15:16:37] 回复
数据、计算导航信息、诊断系统状态、调度卫星这些杂事。太空中共有27颗GPS卫星,距离地面20200公里。27颗卫星有24颗运行、3颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。卫星发射两种信号:L1和L2。L1:1575.42MHZ-p.htm" targ