1、三者的区别:
RS 是遥感,是传感器接受地面或其他信息将其以图像胶片或数据磁带记录下来,它所拍摄的画面是静态的,有颜色分层,一般碰到像告诉你所拍摄的对象所发射的波段是不一样的,则是需要用RS,或者是像人口居民分布,也要用到RS,只要记得它所得到的图象是简单并且是静态的就可以了
GIS 是地理信息系统,可以说它应是多张RS图层的合成,你能够从图中得到丰富的信息,并且它具备数据的分析和表达.碰到选择题它一般会给你提示,比如多张图层合成的,或者告诉你将居民分布同交通线路图一起组合的图之类,则是GIS
GPS 是全球定位系统 ,顾名思义是定位用的,你只要看到题目是说要定位,动态跟踪的,那就是需要GPS了
2、如何在考试中区别RS , GPS, GIS:
RS实际上就是从空间俯视得到的照片,遥感图的形式呈现,因此凡是涉及到实时监测某地理事物的变化的一般可以认为是RS;GPS是测量高度、定位的,因此涉及测量和定位的字眼的都可以是GPS;GIS就是地理专业软件,它作用是决策,因此得出什么结论之类的就可以算GIS
这三者的的关系类似于 一个大脑 两只眼睛
GIS是大脑,是负责处理、分析的
GPS是提供定位等数据的
RS主要是提供遥感影像等数据
GPS和RS为GIS提供了数据源
拓展:
卫星定位的基本原理是:围绕地球运转的人造卫星连续向地球表面发射经过编码调制的连续波无线电信号,编码中载有卫星信号准确的发射信号,以及不同时间卫星在空间的准确位置。
载于海陆空各类运载体上的卫星导航接收机在接收到卫星发出的无线电信号后,如果它们有与卫星钟准确同步的时钟,便能测量出信号的到达时间,从而能算出信号在空间的传播时间。再用这个传播时间乘以信号在空间的传播速度,便能求出接收机与卫星之间的距离。
参考资料:百度百科 卫星定位技术
海事卫星是多国合作的,依星的美国的,依星早,海事卫星迟一,关于铱星系统计划
铱星系统是美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统.它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星,每条轨道上均匀分布着11颗卫星,组成一个完整的星座.它们就像化学元素铱(Ir)原子核外的77个电子围绕其运转一样,因此被称为铱星.后来经过计算证实,6条轨道就够了,于是,卫星总数减少到66颗,但仍习惯称为铱星.
铱星通过南北极运行在780千米的轨道上,每条轨道上除布星11颗外,还多布1至2颗作为备用.这些卫星可以覆盖全球,用户用手持话机直接接通卫星进行通信,而无需几米直径的抛物面天线就可以进行全球范围内的通话了.
美国的"德尔它2型"火箭,俄罗斯的"质子k型"火箭和我国的"长征2号丙改进型"火箭分别承担了铱星的发射任务.1998年5月,布星任务全部完成,11月1日,正式开通了全球通信业务.
铱星系统是美国于1987年提出的第一代通信星座系统,每颗星质量670千克左右,功率为1200瓦,采取三轴稳定结构,每颗卫星的信道为3480个,服务寿命5至8年.铱星系统的最大特点是,通过卫星之间的接力来实现全球通信,相当于把地面蜂窝移动电话系统搬到了天上.它与目前使用的静止轨道卫星通信系统比较有两大优势:一是轨道低,传输速度快,信息损耗小,通信质量大大提高;二是铱星系统不需要专门的地面接受站,每部移动电话都可以与卫星联络,这就使地球上人迹罕至的不毛之地,通信落后的边远地区,自然灾害现场都变得畅通无阻.所以说,铱星系统开始了个人卫星通信的新时代.
二,从现代电信系统设计的角度看铱星系统
现代电信系统的市场基本特征之一,就是要具有强大的市场竞争力.先进合理的现代电信系统设计,不仅要考虑其使用功能,而且要考虑其市场生存力.通常现代电信系统的设计,主要从性能维,经济维,时间维和发展维所构成的四维空间中,寻求最优状态设计.
1. 铱星计划的提出
铱星卫星移动通信系统计划,是在十分鲜明的技术,经济和市场背景下产生的.随着世界经济与社会生活的发展,人类对通信的需求也呈现日益增强的势头.在这种需求中,移动通信越来越具有不可替代的使用价值.而在移动通信的发展中,卫星移动通信系统也在不断增强着其竞争力.毫无疑问,随着通信科技的发展,在移动通信的市场中,必将出现卫星移动通信系统,地面移动通信系统和最近问世的同温层平台移动通信系统(HAPS)三分天下的局面.
卫星移动通信过去一直是由GEO(地球静止轨道)实现的.其业务主要由INMAR-SAT(国际移动卫星组织,即原国际海事卫星组织)所经营和提供.由于人们对移动通信的要求越来越高,基于GEO的INMARSAT全球移动卫星通信系统也越来越不适应竞争的要求,并且明显地暴露出它的以下缺陷:
--终端笨重:不能提供基于手持机实现的个人移动通信业务;
--价格昂贵:仅用户语音终端就达3000至数万美元不等.而空间段费用也达每分钟3~7美元;
--容量不足:最新的第三代INMARSAT全球移动卫星通信系统,一个大点波束内仅可提供300~400路话音信道;
--频谱利用率低;
--通信时延大,回声抑制费用高.
在这种形势下,卫星通信的原始方式--LEO(低地球轨道)卫星通信重新引起了人们的注意.铱星卫星移动通信系统计划就是在这种LEO卫星通信重新升温的背景下问世的.该计划是由美国摩托罗拉公司于1990年提出的.目前,与铱星系统类似的LEO卫星移动通信系统已超过20个.
2, 铱星系统市场发展情况
铱星系统于1996年开始试验发射,计划1998年投入业务,总投资为34亿美元.设计使用寿命为5年.
铱星系统提供的用户业务有:移动电话(手机), 寻呼和数据.
铱星系统已突破了星间链路等关键技术问题,系统基本结构与规程已初步建成,系统研究发展的各个方面都取得了重要进展.全世界几十家公司都参与了其计划的实施,这些情况表明,从技术角度看铱星计划的确立,运筹和实施是成功的.
3, 铱星计划的四维空间特点
1)电信系统设计的四维空间概念
性能维:分为基本性能维和使用性能维.前者是目的系统之特征性能.而后者则是所有人工系统的通用性能.它包括可靠性,安全性和维护性等;
经济成本维:是目的系统的一个重要约束条件.它直接影响目的系统在性能维等其它三维的可行性.它包括研制成本,生产成本和使用成本等;
时间维:是指目的系统的整个研究开发,以及进入市场竞争的时间限制等;
发展维:是指给目的系统留下的发展空间.包括生存容限和系统发展指标等.
2)铱星系统的四维空间特点
性能维
在性能维,铱星系统在卫星通信和移动通信两方面的发展中,实现了大跨度的间断.其主要间断点如下:
--采用LEO卫星作中继平台,使地面接收终端的体积比GEO卫星通信系统的地面接收终端的体积小,从而为手机通信的实现成为可能;
--采用多波束技术(每颗星48个点波束),实现了极高的频率复用率,因而大大提高了系统的通信容量.而在相同面积的区域内,铱星系统可提供的话音信道是GEO卫星通信系统的2倍;
--采用极地轨道,实现了GEO系统所未能做到的极地地区的通信覆盖;
--采用LEO,使卫星--用户链路的长度,较GEO系统大幅度降低(约降低75%).使每一跳的信号传输时延大大降低,提高了话音通信的舒适性;
--采用星际链路,实现了单跳全球通,免除了诸如GEO系统多跳通信给用户带来的长时延,大回声烦恼.
经济成本维
在经济成本维中,铱星系统的研究发展和生产成本,比传统卫星通信系统,具有大幅度降低.其34亿美元的总投资额,与具有相似功能的美军MILSTAR(军事星)卫星通信系统缩减后的160亿美元投资额相比,只是后者的五分之一.因此,铱星系统的研制生产经济性较以往的卫星通信系统有大幅度提高.
而从使用成本看,铱星系统的经济性更具有明显优势.它用手机作为地球终端的个人移动通信,使用户付出的购机成本降至目前卫星通信地球终端的最低限,约为500美元(而INMARSAT-III终端约需 3000~5000美元).而它的较大的通信容量,又使得其单路运行成本大幅度下降,其租金降至0.65美元/分钟(INMARSAT各类终端线路租用费为3-7美元/分钟).
时间维
铱星卫星移动通信系统计划是1990年提出的.并于1996年开始试验发射,1998年开始投入业务运营.在铱星系统研制期间,正是世界范围内移动通信市场蓬勃发展之时.而GEO卫星移动通信系统,地面移动通信系统和刚刚问世的同温层平台移动通信系统都不能满足目前大量增加的移动通信需求.因此,移动通信市场正潜藏着大量机会.铱星系统在这时捷足先登,投入运营,可谓正是时候.目前,所有其它LEO多星卫星通信系统的研究发展时间都晚于铱星系统.它们大多要到2000年以后,才能投入使用.因此,在时间维上铱星系统也具有极大的竞争优势.
发展维
铱星系统具有卫星与地面关口站及控制中心进行通信的能力,因此,它理所当然地具备向日益火爆的计算机远程网络市场发展的余地.它可以成为计算机远程网络的通信子网.并与光缆等电话网和数据网相连,提供多媒体通信服务.
4, 结论
铱星计划从现代电信系统的设计来看,是一个符合市场需求的系统.它在总体技术上采用了大量以往的卫星通信系统所未曾采用过的新技术,使得相对传统的卫星系统而言,铱星系统在四维空间都达到和保持良好状态,并取得了非常强的竞争优势.
三,铱星,流星
当摩托罗拉公司费尽千辛万苦终于在1998年11月1日正式将铱星系统投入使用时,命运却和摩托罗拉公司开了一个很大的玩笑,传统的手机已经完全占领了市场.由于无法形成稳定的客户群,使铱星公司亏损巨大,连借款利息都偿还不起,摩托罗拉公司不得不将曾一度辉煌的铱星公司申请破产保护,在回天无力的情况下,只好宣布即将终止铱星服务.
摩托罗拉公司正式通知铱星电话用户,到1999年3月15日,如果还没有买家收购铱星公司并追加投资,铱星的服务将于美国东部时间3月17日23点59分终止铱星.3月17日,铱星公司正式宣布破产.从正式宣布投入使用到终止使用不足半年时间.
据美联社报道,在纽约联邦破产法院17日下午举行的听证会上,铱星公司律师表示该公司没有找到"合格的"买主.法官阿瑟·冈萨雷斯于是批准铱星公司将其经营的66颗卫星"退出轨道",使它们在进入地球大气层时焚毁.铱星公司可能在两个星期内开始这一行动.由于卫星脱离轨道后,将在太空中燃烧耗尽,因此该计划需要与美国政府的几个部门协商进行.铱星公司最大的股东摩托罗拉公司表示,它将在八,九月内将所有的卫星投放至较低的轨道上,估计完全燃烧需要一到两年的时间,燃烧卫星的费用大约在3000万美元至5000万美元之间.
四,关于铱星计划失败的原因
铱星事件给了我们很多思考,高技术带来的高风险即使在摩托罗拉这种跨国巨人面前也显得这样残酷无情,任何产品最终都要接受市场的检验,盲目发展以及对市场错误估计的代价是惨重的.铱星失败的原因是多方面的:
1, 管理决策构架问题
铱星的管理决策架构使其根本不可能进行有效管理.董事会28个成员说的是多国语言,每次开会就象是出席一次小型联合国会议,人人必须带着耳塞,收听5种语言的同步翻译.
2,市场运营构架问题
公司的基本组织结构是一个联合体(合伙人结构),由世界15个地区性的"闸口"(gateways)组成.所谓"闸口"是指地面上的信号传输系统,可以收发和转送铱星电话讯号.各地区"闸口"负责在本地区范围内行销铱星的电话和服务.铱星的市场运营构架无法建立起一支整体的销售队伍,设计完整的行销计划,建立各地区的分销渠道,形成统一有效的行销攻势.很多合伙人严重缺乏电讯业经验,比如委内瑞拉的投资者除了从事手机业务之外,还经营着奶制品.
铱星运营总部,不能过多地向地方"闸口"施压,因为"闸口"的主人都是董事会成员,.在运营的过程中,铱星的行销计划受到了个地区闸口的质疑,因而也就难以指望获得很好地配合.
3,市场机会已经失去
过去10年里地面移动通信发展迅猛,夺走了铱星公司的目标市场,相对地面移动通信,尤其是移动电话领域,铱星计划在时间维上已失去了市场机会.
4,铱星系统本身不足
相对地面移动电话系统,铱星系统本身也存在许多不足,手机个头笨重,运行不稳定,价格又昂贵,不能在室内和车内使用等等.而整个世界通信系统的趋势却是手机越做越小,商家为了赚取通话费,甚至无偿赠送手机.
5,商业运营起步不好
由于手机缺乏,销售力量不足,价格昂贵,开业的前两个季度,在全球只发展了1万用户,到申请破产为止,这个耗资50亿美元建立的通信网只有5.5万用户,而一些分析家估计该公司要实现盈利平衡至少需要65万用户.要建立一个忠诚的用户基础,所费的时间远远超过铱星的估计和许诺.
6,工程师精神的企业文化
摩托罗拉的企业文化可以说是永不言败的工程师精神,在实验室内,这种精神确实令人敬佩,但是在向市场推进,或当一系列问题发生的时候,却容易导致严重失误.
事实上,更早的时候,有意向的投资者们早就发现了工程师的创意和市场现实之间的脱节.一位地方贝尔公司的高级管理人员回忆说,90年代初他们观看摩托罗拉的铱星演示时,被一张幻灯片惊得目瞪口呆.他回忆说,用户必须首先将自己置于在电话天线和卫星之间没有任何障碍物的地点,才能顺利地使用电话(不能在室内和车内使用),"现在你告诉我,我怎么能出售这种玩意儿 "他的公司最后拒绝投资于铱星计划.
五,从科技创新的角度看对铱星计划的失败
从科技创新的角度看,高新技术产业的发展常常遇到技术已经成形,市场却尚未存在或开发的境界.高科技企业所要负担的经营风险和市场风险是十分大的.根据美国学者M.J.Meldrum 和A.F.Millman 风险构架,科技创新过程中最易造成新产品失败的十大因素是:
1, 科技水平不足:能力不够,不能将新科技充分应用在新产品的设计和制造上;
2, 替代性不强:新产品的附加价值不强,而原来的产品功能不错,顾客不愿意改变购买习惯,使得市场渗透慢,连带的使产品的转换成本高涨;
3, 规格的漂移:新型科技产品发展之初,技术尚未成熟,市场标准尚未建立,产品规格又彼此不同,顾客在使用时常有无法相容的困扰;
4, 科技跳蛙:新产品所引用的科技过于先进,以致顾客因陌生而有抗拒心理,且相关周边产业因技术尚未成熟而无法支援;
5, 信誉不够:一是对产品使用的科技的信任度;二是对生产厂商的专业形象,财务,经营能力的评价.过于先进的产品和知名度不够的厂商通常难以获得一般消费者的青睐;
6, 引入市场的前导期过长:在高科技产业,研发时间经常超过预定计划的长度,因此如何在这一时期获得稳定的资源和公司高层的承诺是计划生存与否的关键;
7, 品质标准不一:创新产品由于没有具体的评价标准,顾客难以判断其好坏,力求趋避风险,自然不敢贸然尝试;
8, 顾客对科技的不当使用:因顾客缺乏专业知识,使其对科技产品的筛选,装设和使用不当,进而影响到对产品的评价和在此购买的意愿;
9, 缺乏基础建设:科技过于先进而周边环境却没有可供发挥功效的基础设施;
10,成本与时间超支:由于上述各项因素,使得计划耗用的金钱和时间超过预定界限,新产品若无高层主管的支持,常面临夭折的命运.
铱星计划是一个空前绝有的创新构想,在它还没有完成之前,谁也不敢说一定会成功或失败,在它失败之后,也不能说原有的创新构想是错误的.但从失败的原由来看,引入市场的前导期过长,失去了市场机会(1990年代初国内购买一台手机的成本是4万元人民币);替代性不强,到1998年,地面移动通信的手机价格,款式和区域覆盖程度已经非常成熟,铱星移动手机的优势不是十分明显;科技蛙跳现象,铱星系统的科技过于先进,以致相关周边产业因技术尚未成熟而无法支援,出现手机生产数量不足产生手机缺乏和价格昂贵;由于成本和时间的超支,运行不好,不能给新的投资人树立信心,不能吸引新的投资资金来不断调整其目标市场和提高系统的运营手段,造成铱星计划的失败.
六,启 示
铱星计划的失败不是技术的失败,或者说不仅仅是技术的失败,而是这个建立在跨国家,组织,技术和多个管理层面的,巨型的,复杂的技术创新管理体系的失败.
我们的企业在技术创新的过程中,尤其在不断领先的高科技产业领域里,新产品的开发,生产和销售,由不同的企业,部门,人员合作(外包)已成为一种趋势.建立一个什么样的企业科技创新的管理体系,铱星计划的失败值得企业的经营者深入地思考,并且相信也应该给企业的经营者有一点启示. 海事卫星是多国合作的,
卫星通信系统可以及时、准确、有效地传输信息,同其他通信系统相比,雅驰实业所生产研发的卫星通信天线,具有以下独特的优势和特点。
1.覆盖范围广
它能覆盖其他地面通信手段难以覆盖到的区域,如广阔的海洋、沙漠,支持在偏远地区和全球通信。
2.对通信距离不敏感
在卫星通信中,通信速率和成本同两个站之间的距离几乎无关,这常称为卫星通信的距离不敏感性。
3.信道条件比较好
卫星通信系统受自然和环境的因素影响较小,信道条件比较好,不像短波通信那样容易受到电离层的影响,可以获得比较稳定的通信质量。
4.通信容量大
卫星通信系统的可用带宽比较宽,适合话音、数据、视频和图像等等各种业务的综合传输。在商业上,卫星通信目前主要作为越洋干线的备份手段。
5.卫星通信具有广播能力
由于通信卫星离地面距离高,单科卫星的覆盖范围大,单颗GEO卫星可以覆盖超过地球表面三分之一的面积,其覆盖范围内的各种终端均可通过卫星天线实现通信。
6.支持移动通信
卫星通信是一种无线电通信,相对于地面有线通信,可实现对大地域范围内移动用户的支持能力。
1 三频信号
北斗使用的是三频信号,GPS使用的是双频信号,这是北斗的后发优势。虽然GPS从2010年5月28日发射了第一颗三频卫星,但等到GPS卫星全部老化报废更换为三频卫星还好几年。这几年就是北斗的优势期。三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响,提高定位可靠性,增强数据预处理能力,大大提高模糊度的固定效率。而且如果一个频率信号出现问题,可使用传统方法利用另外两个频率进行定位,提高了定位的可靠性和抗干扰能力。北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统。
2 有源定位及无源定位
有源定位就是接收机自己需要发射信息与卫星通信,无源定位不需要。北斗一代的有源定位,有源定位技术只要两颗卫星就可以完成定位,但需要信息中心DEM(数字高程模型)数据库支持并参与解算。它在北斗二代上被保留下来,但不作为主要的定位方式。而北斗二代使用的是无源定位,和GPS是一样的,不需要信息中心参与解算,有源定位则作为补充功能。
这个功能的好处是当你观测的卫星质量很差,数量较少时(理论上,无源定位至少要4颗卫星才能解算 XYZ 和时间四个未知参数,实际需要的更多),仍然可以定位。这个功能对于紧急情况会比较有用,比如在山谷中,观测条件非常差,能知道大概位置也是非常重要的。坏处是在战争中会暴露你的位置信息。
需要信息中心参与解算是因为"“资源有限”,比如,某北斗一代手持机,每 60秒可以定位一次,不能频繁定位,以保证信息中心不能过载。但是北斗一代不能民用的主要原因却不是因为这个。
北斗一代称为北斗卫星实验系统(RDSS),北斗二代称为北斗卫星导航系统(RNSS),“一代,二代”是为方便称呼。从名字上就可以知道,北斗一代只是做个内部实验而已,检验一下我们的理论、技术是否可行,定位精度如何,再进行后续改进,设计的初衷根本没打算民用啊。
3 短报文通信服务
这个是中国卫星导航的原创功能,并且非常实用。08年汶川地震的时候,震区唯一的通讯方式就是北斗一代。这一特色功能毫不意外在二代中保留下来。但是这个功能也是有容量限制的,所以并不适合作为日常通信功能,而是作为紧急情况通信比较合适。基于这个功能,北斗还有一个好处是,不但能知道我在哪,还能让别人知道你在哪。这个功能有利于求救。
4 境内监控
卫星定位系统一般由三部分组成:空间星座部分,地面监控部分和用户接收机部分。其中,地面地面监控部分又由三大部分组成:监控站,主控站,注入站。
GPS系统在全球建 5个监控站,1个主控站和3个注入站以保证卫星运行,这些站都设在美国国土上,并且在全球分布很均匀。包括美洲大陆的美国本土,太平洋的关岛和夏威夷、印度洋的迭哥枷西亚以及大西洋的阿森松群岛。中国没法把监控站建到全球,所以中国在设计北斗系统时必须考虑到,地面监控部分只建在中国境内,就能够保证整个系统的正常运行。在境外建站也不是不可以,只是就算建了,也只起到提高精度的作用,绝对不能作为控制功能。这本来是北斗的劣势,境内监控是被逼出来的,没有其他选项,但现在成了北斗的安全优势,不用受制于其他国家。
如今中国境外的首个陆地遥感卫星数据接收站 “北极站 ”,将于今年在瑞典开工建设,预计两年建成。中国将在南美洲的阿根廷建造首个境外卫星跟踪站。从南美到北极,中国卫星产业开启全球化模式。
5 分步开通
GPS必须整个系统建成后才能使用。目前北斗的14颗在轨卫星使用了5颗地球静止轨道(GEO)卫星,5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星,4颗中高度圆轨道(MEO)卫星。北斗的星座方案来之不易,许院士说当时有几个方案参与竞争,光是方案的修改论证就持续了整整三年,最后确定的这个方案不敢说没有缺点,但绝对是所有方案里最好的一个。言归正传,北斗卫星导航系统在这个创新的空间星座支持下,仅仅发射了16颗卫星,就于2012年12月27日在亚太地区正式开通运行。这有利于加快北斗的商用进程,有利于对后续的系统做进一步改进,有利于加快北斗产业链的成熟。毕竟北斗的最大市场肯定是中国嘛,先让北斗系统在亚太地区发展几年,让芯片成熟几年,想推广到全球的时候也会相对容易。而且亚太地区的卫星利用效率肯定也更高,更值得优先投资。
6 局部加强,逐步成熟
理论上 GPS在全球的定位精度是相当的。北斗系统针对中国及其周边地区是特别加强过的,在国内卫星的几何条件比较好。单点定位的精度取决于两个方面:一是观测量精度,二是所观测卫星的空间几何分布。导航中用精度衰减因子 DOP 来表示卫星空间图形的贡献,包括:空间精度衰减因子GDOP 、位置精度衰减因子PDOP、时间精度衰减因子TDOP、平面精度衰减因子HDOP、垂直精度衰减因子VDOP、相对定位几何精度衰减因子RDOP。随着北斗全球系统逐渐成熟,DOP 越来越小,它在中国及周边地区的定位精度超过GPS也只是时间问题。“逐步成熟 ” 并不是一个托词,而是技术、理论上的进步。
(1)卫星数量增加。
GPS设计使用21+3颗卫星,即21颗工作卫星,3颗备用卫星。目前GPS实际已经使用了32颗卫星,卫星数量越多,就会得到越多的冗余数据,数据就越可靠,DOP值越小。北斗现在只有16颗,等北斗卫星的数量越来越多,也会得到更多观测数据,精度提升是必然的了。目前北斗芯片一般会支持 GPS,可能存在以下原因,第一是补充北斗系统的精度,第二是为了开拓市场(刚开始只支持北斗没人用啊)。这样的话芯片更复杂,功耗更高,开发难度更大。但也不能说全是坏处,目前兼容不同系统也是行业发展的趋势,GLONASS芯片一般也要兼容GPS,北斗芯片也有支持GLONASS甚至三个系统的。兼容系统,数据冗余更多了,精度更高,DOP小,这项功能做好了也会成为中国芯片厂商的优势。
补充一下,目前魅族MX4,MX4pro,小米4,华为G7,三星S5,NOTE4现在均已支持 GPS、GLONASS、北斗。可以看到,兼容三大导航系统已经是大势所趋,相信在不久的将来,兼容北斗的终端将会越来越多。
(2)改正模型优化。
与信号传播路径有关的误差有:对流层折射误差,电离层折射误差延迟误差,多路径效应,地球自转效应误差。这些误差是没办法完全消除的,只能不断减小。用于改进电离层折射误差延迟误差的Klobuchar模型就是根据长时间气象观测数据,构造出电离层折射随时间变化的经验公式。说白了就是猜出来的,不过是有水平,有数据支持,聪明的猜,才出来后进行试验验证,好用就留着,不好用就继续改。全球不同地区的电离层对流层都是不同的,这些公式是根据国外的观测数据构造的,用在中国自然会差一些,我们需要给北斗更多的时间累计观测数据,等待开发或优化更多的适合中国地区的改正模型。
(3)卫星轨道精度提高。
卫星的实际运行轨道肯定与设计轨道有一定的差距。伪距定位的原理是:采用距离后方交会的方法确定接收机天线的三维坐标。只有卫星轨道精度提高了定位精度才会高。卫星的轨道是通过监控站的观测数据拟合出来的,观测时间越久,累积的数据越多,拟合的轨道越精确。北斗缺少国外的观测数据,所以轨道精度在亚太地区较高,在国外的轨道精度会比较差。弥补这个缺陷也需要给北斗时间。再提一下地球静止轨道(GEO)卫星。GEO卫星相对地球做不到完完全全的静止,会有一定的漂移。而地球同步轨道只有一个,资源非常稀缺,国际上把这个轨道划分成了一小段一小段的圆弧,卫星只能在分配的范围内移动,否则可能与其他卫星相撞,所以每隔一段时间就需要调整GEO卫星位置。目前调整北斗采用的是脉冲式,只能按整次数来调整卫星的位置,不能是零点几次,所以可能出现多一次嫌多,少一次不足的情况。在后续发射的GEO卫星,调整卫星会改用连续式,想喷多少就喷多少,增强卫星控制能力与精度。一旦进行调整,之前的观测数据就会作废,需要重新累积数据。在调整卫星期间,那颗卫星处于失效状态,因为我们不知道它的具体位置,需要几天时间来重新定轨。但好在GEO卫星数量比较少(5颗),定轨比其他两种卫星容易一些,速度也比较快一些。其他两种卫星不存在这种情况,观测时间久了,拟合的轨道精度自然就提高了,直到它耗尽为止。
7 定位精度
北斗系统定位精度由水平25m、高程30m,提高至目前水平10m、高程10m,测速精度由每秒 0.4米,提高至0.2m,受时精度优于20ns,目前在中国及周边地区,北斗系统服务性能与GPS相当。 许院士讲座时说,他们的实测精度(按中误差算)可以达到水平 4—5m,高程 5-6m的精度水平。许院士表示,北斗在刚投入使用就能达到如此精度,这连他们设计北斗系统的时候都没想到,已经非常满意了,而且北斗还有很大进步空间,精度还能进一步提高。
上述10m的精度,很多人认为应该是对亚太地区的平均精度。需要注意的是,北斗的平面精度与高程精度是基本相当的,而GPS系统的水平精度确实不错,但是它的高程精度是软肋,比水平精度差得比较多,一般1.5倍到2倍。
GPS定位精度可以达到mm级,这是能实现的,但是不能脱离限制条件而谈。卫星定位方法有很多种形式,如果按用户卫星测量设备在作业中的状态,可分为静态定位与动态定位,若按参考点的位置不同,可分为绝对定位和相对定位。差分技术是基于同步同轨性原理,使用已知点的基准站,计算出改正信息,再发送给流动站,进而改正流动站的瞬时位置。这是针对动态测量的技术,把定位精度由10-40m 提高到小于3m。精度达到mm级应该是静态的长时间的优质观测条件下的绝对定位。具体解释一下,静态,就是要专门建一个房子,专门建一个固定观测墩,这时三脚架精度已经不够,而且还容易被移动。长时间,就是24小时,365天不间断观测,这就肯定要保证有电源,而且要求还很高,不能断电,备用电源神马的一定要有。优质观测条件,就是要没有电磁干扰,没有高达建筑遮挡,人不能随意靠近GPS天线,附近不能有平静水面(会有多路径效应),没有大的山坡。不可或缺的是一台高精度,高稳定性,高品质的 GPS 接收机及其他附属设施(保存、处理数据等功能)。要满足这些条件只能远离城市,在有一定条件的农村,建一个永久的高精度观测站。不是随随便便就能满足这样苛刻条件的,建设和运行成本都非常高。北斗要这么观测,精度肯定也不是10m了,不要随便道听途说了一个数据就说比北斗强,请说明观测条件。特别说明一下,GPS系统使用的是WGS-84坐标系,北斗使用的是CGCS2000坐标系,所以二者的数值不能直接进行比较,需要进行坐标转换,而坐标转换一般会带来精度上的损失。精度是可以在各自坐标系下直接比较的,不用进行坐标转换。
8 促进整个制造业的升级
(1)GPS的芯片那么好用,难道我们北斗系统的芯片不好用就不去努力进步了吗?答案肯定是否定。
建成北斗系统,中国芯片厂商春天到了!虽然目前存在着差距,但是中国的芯片厂商终于可以有机会和国外的芯片厂商在北斗芯片上一较高低,这是完全有可能的。反倒是让国内的芯片厂商生产 GPS 的芯片和国外厂商竞争,那才叫几乎不可能。这就叫打破GPS的垄断地位。专家预测,到2020年,仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币,年复合增长率达到 40% 以上。
北斗很赚钱,国家给你创造机会了,这个钱要怎么拿,就看各自的本事了。看看全国遍地开花的北斗产业园就知道机会多难得。整个系统国家只负责空间星座和地面监控部分,这两部分耗资巨大,技术要求高,且具有唯一性,系统性能指标主要取决于这两部分。用户接受设备部分则主要交给市场完成,这部分决定了导航系统的易用性,生态链的活力等,但这部分是人人都可以参与的,替代性非常强。不能提高自身竞争力的产品终究会被替换下场。
(2)北斗系统的精度不够高很大一部分的原因是中国的原子钟不行。
卫星导定位中,时间系统有着极其重要的意义,在由跟踪站对卫星进行定轨时,要求卫星位置的误差小于1cm时,相应的时刻误差应小于2.6μs(1微秒=10-6秒);如果要求测量的距离误差小于1cm时,则信号传播时间的测定误差应小于 0.03ns(1纳秒=10-9秒)。中国的原子钟相对国外产品,体积大、质量重、精度还差了一个量级,这种高精尖的技术国外是对中国禁运的,我们只能靠自己。为什么不行?因为有一段时间原子钟是可以从国外买的,相比起自己研制成本还不高,质量很好,国内直接放弃研制原子钟了。等中国说要建导航系统,国外立刻对中国实施禁运,中国这个时候才赶紧又开始原子钟的研制工作,暂停研制这几年对中国的原子钟发展多可惜,本来技术虽然不算先进,但也勉强跟上世界潮流,现在却拉下一大截,如果中国一直坚持自己研制原子钟,现在的北斗系统精度更高。要不是北斗系统,中国的原子钟技术更是悲剧了。
9 建设速度快
欧洲早在1999年2月10日就提出建设GALILEO系统,在2005年发射了第一颗实验卫星,2008年4月27日,发射第二颗实验卫星,进度比最初的计划推迟了整整五年,2012年10月发射第3第4颗卫星。这四颗卫星组成网络,初步发挥地面精确定位的功能。
北斗的第一颗卫星在2007年4月14日发射升空,2012年10月25日第16颗北斗卫星发射,这是北斗区域网最后一颗卫星,北斗导航工程区域组网顺利完成, 2013年12月27日正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件,这是北斗正式商用的标志,所有的厂商都可以根据这两个文件来开发自己的产品。
1.2010年10月1日长征三号丙运载火箭成功发射嫦娥二号绕月探测卫星,拉开了探月二期工程的序幕。2.正在紧锣密鼓建设中的北斗卫星导航定位系统,目前已成功发射了8颗组网卫星,明天还将发射第九颗北斗导航卫星,计划到2012年建成由12颗卫星组成的初步的卫星导航系统,并不断进行系统组网和补网,到2020年建成由5颗静止轨道卫星(GEO)和30颗非静止轨道卫星(MEO+IGSO),最终建成全球卫星导航系统。3.2011年8月和10月将相继发射天宫一号目标飞行器和神舟八号试验飞船,进行中国首次在轨交会对接试验,并在2012年发射神舟九号和神舟十号载人飞船,与天宫一号进行载人交会对接试验,其间中国首位女宇航员有望升空,逐步掌握交会对接技术,完成载人航天工程二期目标和任务。2013年发射天宫二号目标飞行器,此后将不断发射神舟飞船与其进行对接试验,天宫三号、四号……将陆续研制和发射。到2020年左右,中国将建成首个在轨大型空间站,实现有人长期居住的目标,至此完成载人航天工程三步走的全部任务。4.2011年11月8日,中国首颗火星探测卫星——萤火一号将搭载俄罗斯天顶-3F运载火箭与俄制福波斯火卫一探测器同时奔赴火星进行探测,预计将于2012年8月进入火星轨道。2013年中国将进行自主火星探测,计划用长征三号乙改进型运载火箭发射一颗火星探测器。5.中国将在2011年8月——2013年9月陆续向巴基斯坦、尼日利亚、老挝、玻利维亚在轨交付基于东方红四号公用卫星平台研制的通信卫星,向委内瑞拉在轨交付一颗遥感卫星,实现已签订的整星出口在轨交付协议。6.中国将于近几年进行多次本国及为其他国家提供商业发射,包括欧洲W3C通信卫星、中星9A(鑫诺四号)、中星11号、中星13号、亚太7号和亚太7B卫星等,努力开拓国际商业卫星发射市场。7.2012——2014年,中国将实施人类首次三点对日观测计划——夸父计划,计划发射三颗卫星,这是人类唯一的日地观测计划。8.2013年,嫦娥三号计划在西昌卫星发射中心由长征三号乙改进型运载火箭发射。这是中国首次进行月球软着陆探测,计划着陆于月球虹湾,计划同时携带一个月球车着陆月球,对月面土壤进行探测,嫦娥四号计划于2014年发射,实现探月二期工程的预定任务。2017年中国将进行探月三期任务,发射月球探测器着陆月面采样月壤,并返回地面。中国也将在探月工程完成后适时进行载人登月,时间约为2025年—2030年。9.2013年由八院研制的新型运载火箭系列长征六号将在中国第四座卫星发射基地——海南文昌卫星发射中心实现首飞;2014年新一代无毒无污染运载火箭长征五号系列将在文昌实现首飞,这将使中国运载火箭水平提升至世界第二。10.中国硬X射线望远镜将于近年升空。11.风云四号系列新一代静止轨道气象卫星将于2014年首次发射,中国气象卫星发展势头迅猛。12.中巴地球资源卫星系列02C、03.04星将于近年发射,实现南南合作的典范。13.中国将陆续建立起空间对地观测体系,包括气象卫星、资源卫星、海洋卫星、遥感卫星、环境卫星等。其中海洋卫星主要为海洋二号海洋动力环境卫星、海洋三号监视监测卫星系列以及中法联合研制的海洋卫星;遥感卫星主要服务于国土资源普查、农作物估产、防灾减灾等领域;目前正在建设的环境灾害预报与监测小卫星星座已成功发射A、B星,C星计划明年发射,计划建成8+8卫星星座体系。其他,中国将研制世界首颗地震电磁监测卫星,发射返回微重力科学卫星等……
差距最大的就是核潜艇和卫星体系
第一,核潜艇
去年,海军第一艘核潜艇“长征1号”在服役近40年后正式退出现役。根据不成文的“公开一代,装备一代,预研一代”的“规矩”,可以解释为第二代093、094核潜艇已经形成可靠的战斗力。
093:
093型攻击核潜艇已经在部队使用多年,执行过多次远航任务。该艇首艇2004年入役,至今已近10年,094型核潜艇去年年中首次开始战备值班,对于全世界都是一件大事,因为这意味着中国终于拥有了真正实用的海基战略核威慑力。093型攻击核潜艇已经在部队使用多年,执行过多次远航任务。该艇首艇2004年入役,至今已近10年,094型核潜艇去年年中首次开始战备值班,对于全世界都是一件大事,因为这意味着中国终于拥有了真正实用的海基战略核威慑力。
但是从技术水平上来说,093的整体技术水平,特别是噪音、动力、声呐、武备方面达到了美国洛杉矶级基本型,也就是SSN-688至SSN-718的水平,只是在信息化、自动化方面有所超出(因为相比于潜艇及其子系统的制造来说,信息化是小钱),洛杉矶级首艇服役时间是1976年。
094大致相当于苏联德尔塔III级核潜艇的水平,但是德尔塔III首艇服役时间是1976年。
再看看历史,90年代末才稳定下来的5艘091型潜艇,最终在多数指标上达到或接近美国第三代“鲟鱼”级核潜艇的标准,然而此时美国的“鲟鱼”级已经基本全部退役。
目前美国海军最先进的海狼、弗吉尼亚,且不说预研中的095、096,就算未来再加紧投入,非20年也追不上。
那么核潜艇有多贵:我国第一代核潜艇091的造价约合2亿人民币,而70年代我国建造的053H型护卫舰(北约代号江湖级)单艘造价不到1200万人民币。前后5艘091型核潜艇的总价格相当于75艘053H型护卫舰,而我国海军前后总共也只建造了14艘该型护卫舰。
091型的建造前后历经二十多年,1977年第五艘091艇开工时,海军的报告里表示,该型潜艇造价过于昂贵,海军已经无力负担,希望拨付专款予以解决。而092型核潜艇其造价更是高达2.96亿人民币,这还不算艇上的导弹系统成本——一艘核潜艇顶的上两个护卫舰大队。
一句话,核潜艇:美帝核潜艇专业,吊打共军四十年——毫不夸张
第二,侦查卫星网络
全球1000多颗卫星中,中国占1成,美国占4成。
美国天基预警系统在上个世纪60年代开始研制,1970年确定了地球同步轨道卫星的方案。我们听过最多的DSP系统,现役是美国第三代国防支援计划DSP系统,已经发展三代,目前的DSP星座由4颗工作性和1颗备用星组成,运行在地球静止轨道上,具备变轨到大椭圆轨道的能力以实现对高纬度地区的有效监测。工作星的典型定点位置是一颗在印度洋上空(东经60度),一颗在巴西上空(西经70度),一颗在太平洋上空(西经135度)。通常该系统对洲际弹道导弹能给出20-30分钟的预警时间,对潜射弹道导弹能给出10-15分钟预警时间,对战术弹道导弹能给出5分钟的预警时间。
现在使用的天基预警系统卫星DSP Phase III :
<img src=http://www.kddxy.net//ming/"https://pic1.zhimg.com/e47f60d53c7a6d2de210a83237a65210_b.jpg" class="content_image">DSP卫星从1970年到2005年共计发射了23颗,目前在轨的都是大型的block14星。它们是1989年以后发射的,其中3颗是1991年前发射的,从理论上说,只要有6颗星就可以覆盖全球各个角落。
它的工作原理大概是:捕捉到地面有新出现的热源,立刻根据热源的状况和移动情况,对其作出判断,辨别它是森林火灾、火山喷发,还是火箭发动机排出的喷焰。如果判定是导弹升空,立即根据其移动的速度、高度、方向等信息推算出导弹的种类、测算弹着点。这两次马航客机失事事件,DSP都提供了相应地区的资料。
由于DSP卫星设计之初是为了探测远程和洲际弹道导弹,对于中短程弹道导弹的探测能力不足,此外DSP卫星不能穿透云层,滤波和跟踪能力不足,整个系统尤其是地面站的信息融合能力远远不足以满足新时期弹道导弹防御预警的要求。为了完善预警探测能力,美国国防部启动了天基红外系统(SBIRS)以取代DSP系统提供导弹预警等功能,同时为了实现对弹道中段目标的探测识别,增加了继承自星球大战亮眼(Brilliant Eyes)低轨道星座,由此形成了SBIRS-High和SBIRS-Low的高低轨道复合型星座配置。
2001年SBIRS-Low系统由美国空军移交给弹道导弹防御局,系统改称太空跟踪与监视系统(STSS)。红外传感器采用双探测器方案,每颗高轨道卫星安装一台宽视场的高速扫描探测器和窄视场凝视跟踪探测器,通过两者的结合,使SBIRS卫星的扫描速度和灵敏度远远高于DSP卫星,同时覆盖面积也大得多。高轨道卫星之间本身不进行通信,不过可以和低轨道进行相互通信以做到接力跟踪。2001年SBIRS-Low系统由美国空军移交给弹道导弹防御局,系统改称太空跟踪与监视系统(STSS)。红外传感器采用双探测器方案,每颗高轨道卫星安装一台宽视场的高速扫描探测器和窄视场凝视跟踪探测器,通过两者的结合,使SBIRS卫星的扫描速度和灵敏度远远高于DSP卫星,同时覆盖面积也大得多。高轨道卫星之间本身不进行通信,不过可以和低轨道进行相互通信以做到接力跟踪。
STSS卫星分布在三个不同平面的太阳同步轨道上,这些低轨道卫星装备了宽视场扫描探测器和窄视场凝视多光谱探测器。宽视场扫描探测器可以捕获地平线以下弹道导弹的尾焰,以尽快完成高轨道卫星转交的跟踪工作,窄视场多光谱探测器具有中长波和可见光探测能力,能锁定目标并对整个弹道中段和再入段进行跟踪。STSS对应于传统天基红外预警系统的特色在于,利用极为灵敏的多光谱探测器,可以实现对助推器燃尽后母舱弹头等冷目标的探测,在杂波和噪声中跟踪弹头分离并具有分辨弹头,弹头母舱,轻重光学雷达诱饵的能力。STSS系统对弹道导弹弹头的精确定位,是通过4颗STSS卫星同时探测到并跟踪为前提,具有很高的定位精度。对于远程和洲际导弹,通过SBIRS和STSS的配合探测,可以在助推段,上升段,中段和再入段实现对弹道导弹的全程探测与跟踪,通过精确定位为拦截导弹提供坐标,在来袭导弹进入陆基海基雷达探测范围前发射,实现多层拦截提高拦截成功率。
按现有的合同,SBIRS系统包括4颗高椭圆轨道(HEO)卫星和5颗静止轨道(GEO)卫星,目前项目预算已经上升到115亿美元。STSS系统包括24颗小型卫星,重量约1000千克,,实现24X7时间全球范围全程弹道跟踪探测能力。其数据链支持卫星间60g通信和卫星地面间40/20g通信。STSS的灵敏度远高于现有系统,所以整个计划一直受到经费超支的困扰不足为奇。1999年美国空军把低轨道卫星部署时间推到到2006年,由于所用技术风险太大,评估试验进度大大拖延,总投入可能从2000年初估计的106亿美元到2009年估计的230亿美元以致到2012年估计的450亿美元。原定计划的2006年首次发射,也推迟到2008年,最后2009年9月发射头两颗卫星。
在2012年第一季度(2013财政年度)STSS进行了一次“毕业考试”性质的测试,一艘宙斯盾战舰利用STSS提供的数据发射一枚标准3 BLOCK IB型导弹,在宙斯盾的雷达能够捕获宙斯盾战备评估运载器(ARAV)目标之前由卫星进行数据中继。
有了SBIRS和STSS之后,美军可以对全球任意地点的导弹发射做到全程跟踪探测:扯了这么多……blablabla,扯了这么多……其实,这玩意,共军没有……
共军的全部侦查卫星,掰着指头满打满算五个型号,30来颗(含已经退役的),像DSP水平的覆盖全球的特种侦查卫星网络,目前只有零散的几颗实验星。更别说美帝还有由一堆长曲棍球之类的光学侦查卫星和合成孔径雷达侦查卫星网络(长曲棍球一颗重15吨,造价10亿美元),共军现在才刚刚有一个6~8颗中小星组成的光学+合成孔径雷达侦查网络,每天仅能对特定目标监视6小时左右。
不光共军,现在连俄国人都没有了。苏联时代,苏联开发了类似美国的DSP星座的“眼睛-1”卫星系统。这套系统最早构建于1967年,1976年开始投入战斗值班。这一系统的卫星大部分采用大椭圆轨道,远地点在北半球,轨道高度约4万千米,近地点在南半球,轨道高度约600km,卫星运行周期约12小时,其中8小时位于北半球上空,如要提供24小时监视,需在这样的轨道上等距离部署3-4颗卫星。“眼睛-1”卫星系统最低限度的运行至少需要两颗卫星,全而面运行则需六颗卫星。
今年上半年,俄“眼睛-1(US-KS)”卫星系统中一颗编号为“宇宙-2479”的地球静止轨道卫星因故障退出现役并失去控制,使得这一系统仅剩两颗卫星在轨运行。“宇宙-2479”是俄罗斯于2012年3月在拜科努尔航天发射场发射升空的一枚71X6型地球静止轨道卫星,由俄罗斯航天企业拉沃奇金航天科研生产联合体研制,卫星研制耗时约两年,设计寿命为5年到7年,造价约为15亿卢布(约合4500万美元)。2014年初这颗卫星上的进口电池设备就已失效,随后实施的重启方案最终也未能成功。今年4月份,卫星完全停止发送信号并脱离地面控制。无奈之下,俄罗斯军方不得不宣布将这颗卫星从现役序列中除名。
事实上,由于俄罗斯国力下降和技术水平的不稳定,1991年至今俄罗斯共发射的8颗地球静止轨道卫星中,工作时间达到设计寿命5年以上的仅有两颗。最新发生故障退役的“宇宙-2479”就是这8颗中最后一颗升空的卫星,也是该系统中唯一一颗静止轨道卫星。之前的“宇宙-2440”静止轨道卫星2008年6月发射升空,但也是到2010年2月就夭折了。这意味着作为俄罗斯弹道导弹预警系统最重要的太空侦察系统基本无法运作。 目前该系统正常运行的只剩两颗73Д6型高椭圆轨道卫星。由于在轨卫星短缺,“眼睛-1”卫星系统每昼夜有效值守时间只有3个小时。
一句话:美帝侦查卫星专业,吊打地球40年