卫星导航的原理是什么?
卫星导航的原理是各导航卫星不断地向地面传送本身随时间变化的精确位置,飞机、轮船等交通工具上的卫星定位接收仪接收到这些信息后,会迅速计算出自身的位置,从而达到导航的目的。
在第一颗人造地球卫星成功发射后不久的1957年底,美国霍普金斯大学应用物理实验室的两名博士用一台无线电接收机接收到前苏联这颗人造卫星发出的无线电信号。他们一位叫吉勒,另一位叫韦芬巴克,都是无线电爱好者。他们发现接收到的无线电波的频率,随着卫星的运动会出现一种“多普勒效应”(即当波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象。正如火车朝听者急驶过来时,汽笛声的音调会变高;离听者飞速远去时,汽笛音调变低一样)。由此使他们联想到,可以通过在地面站测量频移来确定卫星的轨道,两人研究出了根据测量的频移数据确定整个卫星轨道的一种算法。这个实验室的另两位博士麦克卢尔和克什纳又进一步设想,如果把编出的程序倒过来使用,那么就可以从卫星已知的准确轨道,计算出地面接收台站的位置,从而形成了卫星导航的概念,即利用卫星的多普勒效应和格林尼治时间来定位,实现导航。
1958年12月,以霍普金斯大学为首的研究卫星导航的小组成立,“子午仪”卫星导航计划开始实施,1964年7月正式交付海军使用,1967年,该系统开始进入民用领域。
全球卫星定位系统包括绕地球运行的多颗卫星,能连续发射一定频率的无线电信号。只要持有便携式信号接收仪,则无论身处陆地、海上还是空中,都能收到卫星发出的特定信号。接收仪中的电脑选取几颗卫星发出的信号进行分析,就能确定接收仪持有者的位置。
全球卫星定位系统还具有其他多种用途,如科学家可以用它来监测地壳的微小移动从而帮助预报地震;测绘人员利用它来确定地面边界;汽车司机在迷途时通过它能找到方向;军队依靠它来保证正确的前进路线等。
目前美国拥有的gps全球卫星定位系统在技术上遥遥领先。美国的gps包括绕地球运行的24颗卫星,它们均匀地分布在6个轨道上。每颗卫星距地面约1.7万公里。
目前,美国的全球卫星定位系统为它的经销公司每年创造的销售额高达80亿欧元。美国联邦航空局预计,随着卫星定位及导航应用的日渐广泛,该行业的销售规模在未来两到三年中还将再翻一番。
gps是“global
positioning
system"即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为
其星球大战计划投资100多亿美元而建立的。
其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆
军作战。在海湾战争中,涌现了大量高科技装备,而gps全球卫星定位系统则是使用最广泛的一种。
人们普遍认为是gps技术在整个海湾战争中充分显示了威力,起了至关重要的作用,从而赢得了战
争的胜利。
gps全球定位系统是一项工程浩繁、耗资巨大的工程,
被称为继阿波罗飞船登月、航天飞机之
后的第三大空间工程。海湾战争期间,gps系统尚未完全建成,
初步使用已显神威。随着1993年gps
太空卫星网的完全建成,
其应用领域不断扩大。而且美国1994年宣布在10年内向全世界免费提供
gps全球定位系统的使用权。
使世界各国都在争相利用这一系统。
前苏联早在1982年就开始建立自己的全球卫星定位系统。后来,俄罗斯继续执行这一系统工程
计划,到1995年已完成建成。目前这套全球卫星导航系统只由俄罗斯控制使用,未向全世界提供服
务。欧洲联盟考虑到全球卫星定位导航系统的应用前景,也打算建立他们自己的全球卫星定位导航
系统。目前德俄已联合生产了可以同时接收美国gps和俄国glonass信号的卫星定位接收器。当前世
界各国对全球卫星定位导航这一高新技术都非常重视,认为其对导航定位和大地勘测技术是一场革
命,其民用潜力相当巨大,经济效益相当可观。
gps是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24
颗卫星分布在高度
为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星,
在地球上任何一点,任何时刻都可
以同时接受到来自4颗卫星的信号。也就是说gps的卫星所发射的空间轨道信息覆盖着整个地球表面。
gps卫星定位系统由地面控制站、gps卫星网和gps接收机三部分组成。
地面主控站实施对gps
卫星的轨道控制及参数修正。