作者:hacker 日期:2022-07-15 分类:网络教程
科学家对敌方卫星的跟踪研究开启了人类探索未知地球的新篇章——卫星导航。六十年风云变幻,各国政治、军事、科技力量争相竞逐,以GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略为代表的卫星定位系统各显神通,而以CAPS为代表的新兴系统亦为这个家族增添了智慧的血液。无边的大海、无垠的沙漠之于人类不再是浩瀚无边的迷宫,精准打击、无人驾驶,这些一个世纪前的科幻故事在卫星定位系统的帮助下成为人类活生生的现实……卫星定位,苍天有眼!
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卫星定位缘起及原理
1957年美国约翰霍普金斯大学科学家William和Gorge在对苏联卫星进行跟踪研究时发现了这样一个现象,那就是这颗卫星的频率出现了偏移,经研究发现是相对运动引起的多普勒频移效应。
威廉和乔治发现,如果在地面上架设多部接收机,就可以根据接收到的信号的不同频差推算出这个卫星的具体位置,他们很高兴地把这个研究成果告诉了实验室主任弗兰克,说他们已经实现了对苏联卫星的多普勒定位跟踪。
弗兰克教授当时在做海军的一项研究,研究内容是五角大楼如何知道茫茫大海中军舰的具体位置,听到两位科学家的汇报后他眼前一亮,既然你们能够发现卫星在哪里,如果把问题反过来,卫星就能发现你们在哪里,海军军舰定位的问题迎刃而解,GPS(Global Positioning System,全球定位系统)系统就此启动!
理论上,一束电波从A点射向B点,用时t秒,假设光速为c,则t与c之积t*c便是A、B两点间的距离,没错,这就是卫星定位的基本原理。然而实际中,由于大气密度不均、电离层干扰等原因,使得单点定位往往存在较大的误差,所以在工程实际中,人们通常用多颗卫星发射信号,对一点进行定位测量,这样做的目的在于通过构建方程组消除误差。
卫星定位系统的应用
首先,卫星定位系统最直接的作用在于测量,即测量地球上任意一点的经纬度,故而定位、导航则是其首要用途。人们在野外探测、航海中,卫星定位系统相对于指南针罗盘,定位效果更精确可靠,例如发生海难时,救援船只可以通过卫星定位系统提供的精确的经纬数据找到遇险船只。同时,精确的定位给了现代军事以针对目标精确打击的可能性,2004年,以色列先后采用精确打击技术消灭了哈马斯连续两任精神领袖——亚辛和兰提斯,精确打击技术使得战争对目标以外的物体所造成的伤害最小化。
其次,授时,即提供精确时间,亦是卫星定位系统的重要应用,原因在于导航卫星内部的高精度原子钟,这种原子钟可以精确到什么水平呢?现有GPS导航卫星的铯原子钟能把8000万年的误差控制在1秒内!高精度的时间服务为金融系统、电力系统、以及军事提供了有效保障。
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四足鼎立的格局
从威廉、乔治以及弗兰克的灵光闪现到今天,人类卫星导航发展到今天已有整整六十载,除有效服务民用之外,其军事、以及国家战略价值更是使得卫星定位系统成为主要国家布局之重器。
目前,除美国的GPS之外,欧洲的伽利略系统,俄罗斯的格洛纳斯系统,以及中国的北斗系统亦扮演者举足轻重的作用,卫星定位领域四巨头鼎立格局基本形成。
值得一提的是,从2000年第一颗卫星发射至今,中国已发射23颗北斗卫星。服务领域涵盖交通、海运、气象等民用及军事领域,同时相比其他三大系统,北斗在段报文通信、定位等方面优势显著。目前,系统服务范围已延伸至东南亚,随着系统的不断完善以及中国“一带一路”战略的实施,相信北斗系统将会在更大范围承载中国的大国影响力。
CAPS——天文学家的神来之笔
2002年的初冬,一道灵光打破了著名太阳物理学家、时任中国科学院国家天文台台长艾国祥院士原本按部就班的工作:如果能利用太空退役卫星的转发器作为一面“镜子”,从地面发射电波信号,则同样能实现对地面坐标的定位导航!而同时被这道灵光打破的是此后世界卫星定位系统的格局,CAPS(中国区域卫星定位系统)应运而生。
CAPS系统的创新之处在于“双重节约”:第一,人类既能避免单独发射成本高昂导航卫星,又能实现导航信号的发射;第二,退役通信卫星以导航卫星的身份继续服役,是“废物再利用”,亦节省了至为宝贵的空间轨道资源。
十多年的发展至今,在艾国祥院士以及其他中国天文学家的共同努力下,CAPS系统已经做到了对中国区域的全境覆盖,同时亦不断将覆盖面积向外延伸,该系统目前作为中国卫星定位系统的重要组成部分,在军事科技领域发挥着重要作用。更为重要的是,这个天文学家的神来之笔给了卫星定位领域一个全新的灵感,未来卫星定位系统的成本或将极大降低,同时珍贵的太空资源或将进一步得到充分利用。
展望未来
六十年风云变幻,几代精英前赴后继,科学家的灵感已然凝结成浩瀚的系统,服务于普通人的生活,例如我们使用的百度地图等位置服务应用便是基于卫星定位。而从产业的角度,单北斗一个系统,到2020年产值便可突破4000亿人民币。更优良的位置服务、多系统的融合、与人工智能的结合将是未来卫星定位系统等发展方向,同时,系统应用将向农业、金融等领域进一步拓宽。此外,以CAPS为代表的新兴系统将为这个高大上的领域带来进一步的成本降低,使得卫星定位技术真正亲民的服务于民!
编辑:赵翠 鲁凡英
(专家:余宜珂,中国科学院国家天文台、华中科技大学博士,科普中国微平台原创首发)
卫星定位系统即全球定位系统(Global Positioning System),就是使用卫星对某物进行准确定位的技术。可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以便实现导航、定位、授时等功能。可以用来引导飞机、船舶、车辆、以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地,还可以应用到手机等追寻。
基本概念
定位系统即全球定位系统(Global Positioning System)。简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地。
地理位置:
岑溪市位于广西东南部,处于东经110°3′-111°22′,北纬22°37′-23°13′,东邻广东罗定市,南靠广东信宜市,西连玉林市,北接梧州市。位于珠三角经济圈与大西南卫星定位岑溪市大学的结 合部,既是联接华南和珠江三角洲及港澳地区经济辐射的重要腹地,又是大西南资源型经济与沿海外向型经济的连接点。
气候条件:
岑溪位于北回归线以南,属典型亚热带季风气候区,气候温和、日照充足、雨量充沛,年平均气温 21.4℃,年平均降水量1450mm。
自然环境:
岑溪属云开大山北麓东段的丘陵山区,地势东南高,西北低。境内山脉为云开大山及勾漏山余脉延伸,西南部土柱顶为境内最高峰,海拔1211米。最低点为西北的都目河谷,海拔50米。主要河流黄华河、义昌江分别由东南流向西北,境内流经里程分别为111.5公里和123公里,属珠江水系,其卫星定位岑溪市大学他集雨面积10平方公里以上的河流有36条。年日照时数为2004.7小时。全市土壤有红壤、砖红性红壤、水稻土、紫色土、冲积土5个土类。
面积人口:
岑溪市总面积2783平方公里,全市总人口80万。其中全市男性人口416667人,占全市人口53.2%;女性人口 366836人,占全市人口 46.8%。农业人口 659871人,非农业人口123632人,每户平均人数3.8人。全市人口汉族居多,有壮、瑶、苗、黎、京、布依、侗、仫佬、回、傣、毛南、彝、水族等少数民族 3357 人,占全市总人口0.4%。
交通设施:
岑溪市陆路交通发达,连接南宁、梧州、广东的三大出口都是高等级公路,其中国道324线和国道207线在市 区交汇,在建的南宁至广州高速公路、山西临汾至海南三亚高速公路、洛湛铁路、岑罗铁路都从岑溪境内经过。
目前,从岑溪到达南宁、广州、珠海、湛江等城市,都在3小时左右车程。岑溪市到周边城市的公路里程:南宁市298公里, 梧州市85公里,桂林市350公里,北海市400公里,广州市300公里,深圳市450公里,珠海市380公里,湛江市280公里,东莞市360公里。
电力资源:
岑溪市水电力资源储藏量达13万千瓦可开发量为7.2万千瓦,全市共有3座11万伏变电站、一座22万伏变电站, 是国家“西电东送”的一个重要基地和出口。
宾馆酒楼:
全市旅业饮食业发达,各种文化娱乐设施一应俱全,其中阿里香大酒店和榕湖饭店为三星级酒店,岑溪大酒店为二星级酒店。
农业:
全市有耕地面积2.11万公顷,农田有效灌溉面积1.64万公顷,经济作物种植面积1.86万公顷,粮食播种面积 4.95万公顷,粮食总产量 27.1 万吨,实现农业总产值2.03765亿元;其中,水稻播种面积47.6565万亩,稻谷总产量22.63万吨,平均亩产712.2千克。杂交稻优质谷样板18个,面积8500亩,水稻旱育稀植样板45个,面积2万亩,塑盘抛秧样板33个,面积6500亩;全市推广种植优质杂交水稻30.8万亩,占水稻播种面积的66.20%;建立“万元田”样板点30个,面积4.5万亩,实现产值39812.4万元;西瓜样板点6个,面积950亩,种桑养蚕样板28个,面积600亩,马铃薯样板5个,面积1000亩,花卉示范园1350亩,其中糯垌花卉示范园1100亩,归义鲜切花基地250亩;种有百合、玫瑰、剑兰、垂莲等花卉作物和绿化苗木。
林业:
全市造林7.0335万亩,其中建立以八角、玉桂、水果为主的经济林基地3.8335万亩;建立马尾松低脂林改造基地2000亩;营造马占相思、良种桉为主的速丰林3万亩。引进外资900多万元建立速丰林基地2.2万亩,退耕还林4.02万亩,植绿篱3500米,铺草坪5200平方米。可供应枝桠材20726吨,木片25586吨,松脂材1614立方米,可采伐木材共120801立方米,采割松脂15918吨。
乡镇企业:
石材、土纸、竹芒编织、烟花炮竹等为卫星定位岑溪市大学我市乡镇特色支柱产业,不锈钢厂、毛织厂、铅锌矿厂等为骨干企业。建有探花、思英工业园区两个。全市现有花岗岩矿山33座,界锯142条,磨光机644台,实现石材总产值7.8亿元,总收入7.4亿元;全市新办乡镇企业36家,完成固定资产总投资9904万元;改制101家乡村集体企业,更新95家手抄土纸厂设备;如今全市共有乡镇企业13289家,从业人数85111人,实现乡镇企业总产值49.0414亿元,乡镇企业总收入50.0187亿元。上交税金7393万元,实现利润总额28293万元;乡镇企业增加值1.07204亿元,同比增长0.34%。
在百度地图申请。
打开百度地图,找到卫星定位的页面,在标注认领界面按照提示要求,搜索学校名称,如图4所示,若百度地图上已经存在信息,则点击“我要认领”,若没有,则点击“免费添加标注”。
商户名称尽量与营业执照注册名称一致,若不一致,则需提供店铺门头图证明。注:门头图即包含店铺门头招牌的图片。
全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国国防部历经20年开发的星基全球无线电导航系统,耗资超过300亿美元,是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。其目标为实时地提供三维位置、三维速度和高精度的时间信息,从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题,以满足各种不同用户的需要。该系统为军民两用系统,可为全球范围内的飞机、舰船、地面部队、车辆、低轨道航天器,提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。GPS是世界上第一个成熟、可供民用的全球卫星导航定位系统,在全球范围内得到了广泛应用。GPS系统由28颗地球同步卫星组成(4颗为备用星),均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上(见图1)。这些卫星与地面支撑系统组成网络,每隔1-3秒向全球用户播报一次其位置(经纬度)、速度、高度和时间信息,能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息,应用差分定位原理计算确定自己的位置。因此,这是一个全天候、实时性的导航定位系统。GPS系统是自“子午仪”系统之后,美国国防部从20世纪70年代初开始研制的采用时间测距卫星导航方式的第二代导航卫星系统。初始作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。第1颗GPS卫星于1978年10月6日发射,1993年12月完成24颗卫星组网,1995年4月27日达到完全运行水平。GPS卫星现发展了两代3种型号,现在轨道运行的为第2代的两种型号:GPS-2A和2R,卫星寿命约7.5年。GPS系统提供了两种定位信号,其一是C/A编码,由标准定位信号经干扰而成,定位精度在100米左右,以供民间用户使用;另一种即所谓的P码,经加密后播放,以供军用,定位精度在3米以内。GPS接收机与手机电话大小相当,体积很小,可方便地装载在汽车等航行器上。美国发展GPS的主要目的是为军事服务,其次才是民用,其发展战略是在重要的军用与民用领域独霸全球,保持技术上遥遥领先,推行美国GPS标准占领和垄断全球市场。所以GPS系统本质上是军用系统,由美国军方控制,优先为军方服务。长期以来,美国对本国军方提供的是精确定位信号,对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号。从1991年的海湾战争开始到现在,美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关,GPS接收机装备至每一个参战单位甚至个人;地空导弹、巡航导弹采用GPS精确制导后,精确打击能力大大提高。美国向民用用户和外国只提供低精度的卫星信号,使用的标准定位服务精度以前为100米,为了保持其在全球导航市场的垄断地位,美国克林顿政府决定施行无偿向民用领域提供高精度定位信号的方针,已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术,民用领域也能获得与军用相同的10米定位精度。但在危机和战争期间,军方控制的机构将保护美国及其盟友安全使用GPS;阻断敌方使用卫星导航信号,采取局部干扰或故意降低导航定位精度等,甚至随时可以关闭这种服务。例如在海湾战争时,美国曾置欧盟各国利益不顾,一度关闭对欧GPS服务。由于俄罗斯GLONASS系统在轨卫星数量不足,导致不能独立发挥导航功能,目前实际上只有美国的GPS系统在卫星导航领域一花独秀,处于垄断地位。美国目前正在设计试验新的第二代GPS工作卫星改进系统,计划发射20颗卫星,定位精度将达到1毫米。没有最好,只有更好。。
已有3位网友发表了看法:
访客 评论于 [2022-07-16 01:21:21] 回复
过来,卫星就能发现你们在哪里,海军军舰定位的问题迎刃而解,GPS(Global Positioning System,全球定位系统)系统就此启动!理论上,一束电波从
访客 评论于 [2022-07-16 01:57:46] 回复
目前,系统服务范围已延伸至东南亚,随着系统的不断完善以及中国“一带一路”战略的实施,相信北斗系统将会在更大范围承载中国的大国影响力。CAPS——天文学家的神来之笔2002年的初冬,一道灵光打破了著名太阳物理学家、时任中国科学院国家天文台台长艾国祥院士原本按部就班的工作:如果能利用太空
访客 评论于 [2022-07-16 02:12:59] 回复
mm。 自然环境: 岑溪属云开大山北麓东段的丘陵山区,地势东南高,西北低。境内山脉为云开大山及勾漏山余脉延伸,西南部土柱顶为境内最高峰,海拔1211米。最低点为西北的