Question

北斗卫星如何实现无源定位吗？

Answer 1

“北斗”系统是如何工作的呢?前面已经指出,对于一个坐标未知点,如果能测得该点与其它三点A、B、C的距离.并确知A、B、C三点的坐标,就可以根据已经建立的数学模型,解算出该点的确切坐标。“北斗”系统同样是采用了这个方法,但它只用了位于赤道上空的两颗同步卫星提供的两个距离值,第三个距离值采用未知点与地心的距离,这个数值可以通过地球半径加上用户自身的海拔高程得到。这样,由于地心坐标已知,因此通过三个距离值和三点的坐标,就可以解算出用户机的具体坐标了。

一、北斗一号卫星导航定位系统

“北斗一号”卫星定位系统是中国自主研发，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位系统。它能快速确定目标或者用户所处地理位置，向用户及主管部门提供导航信息。

二、卫星功能

“北斗一号”卫星定位系统是我国自主研发，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位系统，其主要功能是：

1、定位

快速确定目标或者用户所处地理位置，向用户及主管部门提供导航信息。

2、通信

用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。

3、授时

中心控制系统定时播发授时信息（“授时”即每天在一定时间用无线电信号报告最精确的时间)，同时为用户提供时延修正值(“时延”指从说话人开始说话到受话人听到内容的时间)。

“北斗一号”卫星导航定位系统，不受通讯信号和空间距离的影响，一台主指挥机进行卫星定位后，可连接多部类似手机的“北斗一号”终端机，终端机每次可编写40多字的短信发送到指定手机上，非常有利于震区的救援信息传递。

三、工作原理

“北斗一号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星(800e和1400e)、一颗在轨备份卫星(110.50e)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星i和卫星ii同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。

用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。

对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。

由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。

另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。　

“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一55°，东经70°一140°之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。其定位精度为水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：2491.75mhz。系统能容纳的用户数为每小时540000户。