主頁(http://www.by236.com):知乎:和GPS相比,北斗導(dǎo)航有什么優(yōu)點?
北斗二代的衛(wèi)星星座(意思是:要用哪幾種衛(wèi)星,衛(wèi)星在什么軌道,如何運行等等)是由我們學(xué)校的許其鳳院士設(shè)計的。當(dāng)然,后期經(jīng)過一定的優(yōu)化設(shè)計,但基本沿用了許院士的設(shè)計。我有幸聽過許院士的講座,結(jié)合我所學(xué)知識、所看到的新聞進行回答。
6、分步開通。GPS必須整個系統(tǒng)建成后才能使用。目前北斗的14顆在軌衛(wèi)星使用了5顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星,5顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星,4顆中高度圓軌道(MEO)衛(wèi)星。北斗的星座方案來之不易,許院士說當(dāng)時有幾個方案參與競爭,光是方案的修改論證就持續(xù)了整整三年,最后確定的這個方案不敢說沒有缺點,但絕對是所有方案里最好的一個。不要認為國內(nèi)建個什么東西都是領(lǐng)導(dǎo)拍拍大腦就決定的,有很多人為了中國的發(fā)展嘔心瀝血。中國現(xiàn)在發(fā)展那么快,要感謝這么一小部分人,他們真的很努力!言歸正傳,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在這個創(chuàng)新的空間星座支持下,僅僅發(fā)射了16顆衛(wèi)星,就于2012年12月27日在亞太地區(qū)正式開通運行。這有利于加快北斗的商用進程,有利于對后續(xù)的系統(tǒng)做進一步改進,有利于加快北斗產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。畢竟北斗的最大市場肯定是中國嘛,先讓北斗系統(tǒng)在亞太地區(qū)發(fā)展幾年,讓芯片成熟幾年,想推廣到全球的時候也會相對容易。而且亞太地區(qū)的衛(wèi)星利用效率肯定也更高,更值得優(yōu)先投資。(新聞:2015年3月30日,首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星由長征三號丙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該星的發(fā)射成功標(biāo)志著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運行向全球拓展的啟動實施。北斗全球系統(tǒng)試驗衛(wèi)星工程I1-S星是第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,其將開展新導(dǎo)航信號體制、星間鏈路等試驗驗證工作。中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計師楊長風(fēng)31日對記者表示,2015年我國還將發(fā)射3到4顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,構(gòu)成一個完整的試驗體系,北斗導(dǎo)航衛(wèi)星再次進入密集發(fā)射期。 首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星將實現(xiàn)技術(shù)突破,除了壽命由8年延長到10到12年外,在功能、性能上將有較大提升,可為全球用戶提供更高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。下一代全球覆蓋導(dǎo)航衛(wèi)星從性能指標(biāo)上要比現(xiàn)在在軌運行的這個系統(tǒng)性能提高1到2倍,最高精度會達到2到3米。)
7、局部加強,逐步成熟。理論上GPS在全球的定位精度是相當(dāng)?shù)摹1倍废到y(tǒng)針對中國及其周邊地區(qū)是特別加強過的,在國內(nèi)衛(wèi)星的幾何條件比較好。單點定位的精度取決于兩個方面:一是觀測量精度,二是所觀測衛(wèi)星的空間幾何分布。導(dǎo)航中用精度衰減因子DOP來表示衛(wèi)星空間圖形的貢獻,包括:空間精度衰減因子GDOP 、位置精度衰減因子PDOP、時間精度衰減因子TDOP、平面精度衰減因子HDOP、垂直精度衰減因子VDOP、相對定位幾何精度衰減因子RDOP。隨著北斗全球系統(tǒng)逐漸成熟,DOP越來越小,他在中國及周邊地區(qū)的定位精度超過GPS簡直就是嗖嗖的~~~“逐步成熟”并不是一個托詞,而是技術(shù)、理論上的進步。(1)衛(wèi)星數(shù)量增加。GPS設(shè)計使用21+3顆衛(wèi)星,即21顆工作衛(wèi)星,3顆備用衛(wèi)星。目前GPS實際已經(jīng)使用了32顆衛(wèi)星,衛(wèi)星數(shù)量越多,就會得到越多的冗余數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)就越可靠,DOP值越小。北斗現(xiàn)在只有16顆,等北斗衛(wèi)星的數(shù)量越來越多,也會得到更多觀測數(shù)據(jù),精度提升是必然的了。 @馮浩提到北斗芯片一般會支持GPS,我認為可能存在以下原因,第一是補充北斗系統(tǒng)的精度,第二是為了開拓市場(剛開始只支持北斗沒人用啊)。這樣的話芯片更復(fù)雜,功耗更高,開發(fā)難度更大。但也不能說全是壞處,目前兼容不同系統(tǒng)也是行業(yè)發(fā)展的趨勢,GLONASS芯片一般也要兼容GPS,北斗芯片也有支持GLONASS甚至三個系統(tǒng)的。兼容系統(tǒng),數(shù)據(jù)冗余更多了,精度更高,DOP小,這項功能做好了也會成為中國芯片廠商的優(yōu)勢。( 12月4日補充一下,魅族MX4,MX4pro,小米4,華為G7,三星S5,NOTE4現(xiàn)在均已支持GPS、GLONASS、北斗。可以看到,兼容三大導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)是大勢所趨,相信在不久的將來,兼容北斗的終端將會越來越多 。大家也不用糾結(jié)要選擇哪一款定位系統(tǒng)了,三大系統(tǒng)一起用真是優(yōu)勢多多! )(2)改正模型優(yōu)化。與信號傳播路徑有關(guān)的誤差有:對流層折射誤差,電離層折射誤差延遲誤差,多路徑效應(yīng),地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)誤差。這些誤差是沒辦法完全消除的,只能不斷減小。用于改進電離層折射誤差延遲誤差的Klobuchar模型就是根據(jù)長時間氣象觀測數(shù)據(jù),構(gòu)造出電離層折射隨時間變化的經(jīng)驗公式。說白了就是猜出來的,不過是有水平,有數(shù)據(jù)支持,聰明的猜,才出來后進行試驗驗證,好用就留著,不好用就繼續(xù)改。全球不同地區(qū)的電離層對流層都是不同的,這些公式是根據(jù)國外的觀測數(shù)據(jù)構(gòu)造的,用在中國自然會差一些,我們需要給北斗更多的時間累計觀測數(shù)據(jù),等待開發(fā)或優(yōu)化更多的適合中國地區(qū)的改正模型。(3)衛(wèi)星軌道精度提高。衛(wèi)星的實際運行軌道肯定與設(shè)計軌道有一定的差距。偽距定位的原理是:采用距離后方交會的方法確定接收機天線的三維坐標(biāo)。只有衛(wèi)星軌道精度提高了定位精度才會高。衛(wèi)星的軌道是通過監(jiān)控站的觀測數(shù)據(jù)擬合出來的,觀測時間越久,累積的數(shù)據(jù)越多,擬合的軌道越精確。北斗缺少國外的觀測數(shù)據(jù),所以軌道精度在亞太地區(qū)較高,在國外的軌道精度會比較差。彌補這個缺陷也需要給北斗時間。再提一下地球靜止軌道 (GEO)衛(wèi)星。GEO衛(wèi)星相對地球做不到完完全全的靜止,會有一定的漂移。而地球同步軌道只有一個,資源非常稀缺,國際上把這個軌道劃分成了一小段一小段的圓弧,衛(wèi)星只能在分配的范圍內(nèi)移動,否則可能與其他衛(wèi)星相撞,所以每隔一段時間就需要調(diào)整GEO衛(wèi)星位置。目前調(diào)整北斗采用的是脈沖式,只能按整次數(shù)來調(diào)整衛(wèi)星的位置,不能是零點幾次,所以可能出現(xiàn)多一次嫌多,少一次不足的情況。在后續(xù)發(fā)射的GEO衛(wèi)星,調(diào)整衛(wèi)星會改用連續(xù)式,想噴多少就噴多少,增強衛(wèi)星控制能力與精度。一旦進行調(diào)整,之前的觀測數(shù)據(jù)就會作廢,需要重新累積數(shù)據(jù)。在調(diào)整衛(wèi)星期間,那顆衛(wèi)星處于失效狀態(tài),因為我們不知道它的具體位置,需要幾天時間來重新定軌。但好在GEO衛(wèi)星數(shù)量比較少(5顆),定軌比其他兩種衛(wèi)星容易一些,速度也比較快一些。其他兩種衛(wèi)星不存在這種情況,觀測時間久了,擬合的軌道精度自然就提高了,直到他死掉那天。 8、定位精度。“北斗系統(tǒng)定位精度由水平25m、高程30m,提高至目前水平10m、高程10m,測速精度由每秒0.4米,提高至0.2m,受時精度優(yōu)于20ns,目前在中國及周邊地區(qū),北斗系統(tǒng)服務(wù)性能與GPS相當(dāng)。”許院士講座時說,他們的實測精度(按中誤差算)可以達到水平4~5m,高程5~6m的精度水平。許院士表示,北斗在剛投入使用就能達到如此精度,這連他們設(shè)計北斗系統(tǒng)的時候都沒想到,已經(jīng)非常滿意了,而且北斗還有很大進步空間,精度還能進一步提高。上述10m的精度,我個人認為應(yīng)該是對亞太地區(qū)的平均精度。需要注意的是,北斗的平面精度與高程精度是基本相當(dāng)?shù)模鳪PS系統(tǒng)的水平精度確實不錯,但是他的高程精度是軟肋,比水平精度差得比較多,一般是1.5倍到2倍。 @silencew 說GPS定位精度可以達到mm級,這是能實現(xiàn)的,但是不能脫離限制條件而談。衛(wèi)星定位方法有很多種形式,如果按用戶衛(wèi)星測量設(shè)備在作業(yè)中的狀態(tài),可分為靜態(tài)定位與動態(tài)定位,若按參考點的位置不同,可分為絕對定位和相對定位。差分技術(shù)是基于同步同軌性原理,使用已知點的基準(zhǔn)站,計算出改正信息,再發(fā)送給流動站,進而改正流動站的瞬時位置。這是針對動態(tài)測量的技術(shù),把定位精度由10~40m提高到小于3m。精度達到mm級應(yīng)該是靜態(tài)的長時間的優(yōu)質(zhì)觀測條件下的絕對定位。具體解釋一下,靜態(tài),就是要專門建一個房子,專門建一個固定觀測墩,這時三腳架精度已經(jīng)不夠,而且還容易被移動。長時間,就是24小時,365天不間斷觀測,這就肯定要保證有電源,而且要求還很高,不能斷電,備用電源神馬的一定要有。優(yōu)質(zhì)觀測條件,就是要沒有電磁干擾,沒有高大建筑遮擋,人不能隨意靠近GPS天線,附近不能有平靜水面(會有多路徑效應(yīng)),沒有大的山坡。不可或缺的是一臺高精度,高穩(wěn)定性,高品質(zhì)的GPS接收機及其他附屬設(shè)施(保存、處理數(shù)據(jù)等功能)。要滿足這些條件只能遠離城市,在有一定條件的農(nóng)村,建一個永久的高精度觀測站。不是隨隨便便就能滿足這樣苛刻條件的,建設(shè)和運行成本都非常高,我們學(xué)校就有建這樣的觀測站,我們是不能進去看的,因為會干擾信號,只能瞻仰下外觀了。北斗要這么觀測,精度肯定也不是10m了,不要隨便道聽途說了一個數(shù)據(jù)就說比北斗強,請說明觀測條件!特別說明一下,GPS系統(tǒng)使用的是WGS-84坐標(biāo)系,北斗使用的是CGCS2000坐標(biāo)系,所以二者的數(shù)值不能直接進行比較,需要進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換一般會帶來精度上的損失。精度是可以在各自坐標(biāo)系下直接比較的,不用進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 9、促進整個制造業(yè)的升級。(1)英語專業(yè)的學(xué)生英語水平那么高,你英語那么差,還學(xué)英語干什么?!同理,GPS的芯片那么好用,我們北斗系統(tǒng)的芯片不好用就不去努力進步了嗎?建成北斗系統(tǒng),中國芯片廠商的春天啊,中國的芯片廠商終于可以有機會和國外的芯片廠商在北斗芯片上一較高低,雖然目前必然是有巨大差距的,但至少可以努力下吧?你讓國內(nèi)的芯片廠商生產(chǎn)GPS的芯片和國外廠商競爭?這才是幾乎不可能。這就叫打破GPS的壟斷地位!“專家預(yù)測,到2015年,中國北斗相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破500億。 預(yù)計到2020年,僅北斗衛(wèi)星導(dǎo)航市場將達到年產(chǎn)值4000億元人民幣,年復(fù)合增長率達到40%以上。”北斗很賺錢,國家給你創(chuàng)造機會了,這個錢要怎么拿,就看各自的本事了。看看全國遍地開花的北斗產(chǎn)業(yè)園就知道機會多難得。整個系統(tǒng)國家只負責(zé)空間星座和地面監(jiān)控部分,這兩部分耗資巨大,技術(shù)要求高,且具有唯一性,系統(tǒng)性能指標(biāo)主要取決于這兩部分。用戶接受設(shè)備部分則主要交給市場完成,這部分決定了導(dǎo)航系統(tǒng)的易用性,生態(tài)鏈的活力等,但這部分是人人都可以參與的,替代性非常強,所以自己的芯片不行,別全都賴給北斗,北斗很委屈~(2)北斗系統(tǒng)的精度不夠高很大一部分的原因是中國的原子鐘不行。衛(wèi)星導(dǎo)定位中,時間系統(tǒng)有著極其重要的意義,在由跟蹤站對衛(wèi)星進行定軌時,要求衛(wèi)星位置的誤差小于1cm時,相應(yīng)的時刻誤差應(yīng)小于2.6μs(1微秒=10 -6秒);如果要求測量的距離誤差小于1cm時,則信號傳播時間的測定誤差應(yīng)小于0.03ns( 1納秒=10 -9秒 )。中國的原子鐘相對國外產(chǎn)品,體積大、質(zhì)量重、精度還差了一個量級,這種高精尖的技術(shù)國外是對中國禁運的,我們只能靠自己。為什么不行?因為有一段時間原子鐘是可以從國外買的,相比起自己研制成本還不高,質(zhì)量很好,國內(nèi)直接放棄研制原子鐘了。等中國說要建導(dǎo)航系統(tǒng),國外立刻對中國實施禁運,中國這個時候才趕緊又開始原子鐘的研制工作,暫停研制這幾年對中國的原子鐘發(fā)展多可惜,本來技術(shù)雖然不算先進,但也勉強跟上世界潮流,現(xiàn)在卻拉下一大截,如果中國一直堅持自己研制原子鐘,現(xiàn)在的北斗系統(tǒng)精度更高。要不是北斗系統(tǒng),中國的原子鐘技術(shù)更是悲劇了。從這個例子也可以看出,靠別人靠不住啊,還想著GPS呢?你什么時候被他坑了哭都沒地方哭,因為你沒給錢啊,我對你又沒什么責(zé)任,給你用是照顧你,不給你用那才是應(yīng)該的!現(xiàn)在你覺得用GPS不給錢好不好?沒關(guān)系,北斗也是免費的,更是自己的,靠譜的,安全的!就說這兩個例子,其他方面請自己腦補。 10、建設(shè)速度快。歐洲早在1999年2月10日就提出建設(shè)GALILEO系統(tǒng),在2005年發(fā)射了第一顆實驗衛(wèi)星, 2008年4月27日,發(fā)射第二顆實驗衛(wèi)星,進度比最初的計劃推遲了整整五年, 2012年10月發(fā)射第3第4顆衛(wèi)星。這四顆衛(wèi)星組成網(wǎng)絡(luò),初步發(fā)揮地面精確定位的功能。 北斗的第一顆衛(wèi)星在 2007年4月14日發(fā)射升空, 2012年10月25日第16顆北斗衛(wèi)星發(fā)射,這是北斗區(qū)域網(wǎng)最后一顆衛(wèi)星,北斗導(dǎo)航工程區(qū)域組網(wǎng)順利完成, 2013年12月27日正式發(fā)布了《北斗系統(tǒng)公開服務(wù)性能規(guī)范(1.0版)》和《北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件(2.0版)》兩個系統(tǒng)文件,這是北斗正式商用的標(biāo)志,所有的廠商都可以根據(jù)這兩個文件來開發(fā)自己的產(chǎn)品。北斗與GALILEO在使用頻率上是有競爭關(guān)系的(有重疊), “根據(jù) “誰先使用誰先得”的國際法原則,中國在2009年發(fā)射三顆“北斗”二代衛(wèi)星,正式啟用該頻率,而歐盟連預(yù)定的三顆實驗衛(wèi)星都沒有射齊。敗下陣來,失去對頻率的所有權(quán)。 ”速度決定成敗啊,中國完勝,這簡直就是現(xiàn)實版的彎道超越。在這件事上我由衷的表揚一下社會主義制度,能夠集中力量辦大事。歐盟技術(shù)比中國先進,按說研發(fā)速度應(yīng)該比中國快,而實際速度比中國慢的原因嘛,首先是大家都知道的財政和利益分配問題,大部分時間都用在談(chao)判(jia)上了吧;其次(我猜的),歐洲做事比較嚴(yán)謹(jǐn),對衛(wèi)星的要求比較高,所以研發(fā)時間變長。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪聭B(tài)度是值得我們學(xué)習(xí)的,但是!這也太磨嘰了吧,又不是一個人的獨角戲,旁邊還有一個虎視眈眈的中國啊,被甩了也是必然的了。看到我的祖國這么欣(sang)欣(xin)向(bing)榮(kuang),我也就放心了! 11、國際認可。 2014年11月17日至21日,國際海事組織(IMO)海上安全委員會第94次會議在英國倫敦召開,審議通過了對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認可的航行安全通函,標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分,取得面向海事應(yīng)用的國際合法地位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成為繼全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)后的第三個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),服務(wù)世界航海用戶。這必將帶動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在航海領(lǐng)域的國際化、產(chǎn)業(yè)化。獲得IMO認可后,我國將繼續(xù)全面推進國際電工委員會、國際航標(biāo)組織、國際海事無線電技術(shù)委員會、國際電信聯(lián)盟等國際技術(shù)組織的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指南文件的制定和修訂,以實現(xiàn)北斗系統(tǒng)進一步在國際海事領(lǐng)域的全方位應(yīng)用。 我不是北斗的腦殘粉,所以必須把北斗存在的問題單獨再提出來說明一下。上文在說北斗優(yōu)勢的時候,也沒有回避北斗的問題,比如:國外監(jiān)控站很少,優(yōu)勢與劣勢并存的GEO衛(wèi)星等,具體內(nèi)容文中找,這里就不進行贅述了。上面沒提到的有:(1)衛(wèi)星質(zhì)量不高,壽命比較短。GPS衛(wèi)星的壽命一般在8年,北斗衛(wèi)星的壽命在5年左右,已發(fā)射的16顆衛(wèi)星中,已有2顆老舊衛(wèi)星失效。替換衛(wèi)星的工作都是國家完成的,完全不影響用戶使用。(這個問題基本解決了,前面提到:衛(wèi)星壽命由8年延長到10到12年(解釋一下下,數(shù)據(jù)前后有出入,我也不知道哪個更準(zhǔn)確,總之是新衛(wèi)星壽命延長了。))(2)芯片價格較高。這是由于芯片的生產(chǎn)特點決定的,芯片在研發(fā)階段投入非常大,一旦研制成功,后續(xù)的生產(chǎn)成本就比較低了。北斗剛投入使用,用戶還比較少,所以價格高,等到大規(guī)模生產(chǎn)的時候,成本就被攤薄。(3)強制安裝北斗。這一條消息剛出來的時候我也特別不舒服,但是請參考鳳凰軍事的短評。“ 明明知道GPS是處于絕對壟斷地位的產(chǎn)品,卻鼓吹“北斗”去搞什么所謂“市場競爭”,完全就是一種鬧劇。這種言論明顯背叛了市場經(jīng)濟最基本的原則。”附上鏈接,你們感受下: ”防務(wù)短評:“反對強制安裝北斗”是背叛市場經(jīng)濟,另一篇文章中提到了GLONASS的強制政策: (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯:陳曉亮) |




