發射了4顆試驗衛星,這些衛星的軌道長半軸為公里,傾角為64度,軌道高度為公里。主要任務是研制地面接收機和建立地面跟蹤網,結果表明設計理念和技術的可行性。其間天眼衛星技術要歷經多次重要的迭代與革新,這些衛星的星鐘與星歷參數都是基于地面控制段的實時估算進行預報,并每天注入一次,以確保導航的準確性與可靠性。
第二階段(全面研制和試驗)
幾年后陸續發射了7顆試驗衛星,并研制了多種用途的接收機。實驗結果顯示,天眼定位精度遠超設計標準,即使僅使用粗碼定位,其精度也能達到14米。研究開發氫原子鐘衛星可以帶來10?14\/天的相對頻率穩定度,從而將定位誤差進一步減少至1米以內。氫原子鐘的會讓天眼定位技術的重大飛躍,大幅提高定位的準確性和可靠性。最終由21顆工作星和3顆備份星分布在互成30度的6條軌道上,確定天眼衛星所使用的工作方式。”
第三階段(實用組網)
預計7-8年后具備實用功能的天眼網即(21+3)的天眼星座建成,后續將根據計劃更換失效的衛星。”
“最后民用領域的開放。
我們天眼現在設計為軍事應用,但隨著時間和科技的發展,其在民用領域的應用也會逐漸增加。天眼系統一旦建成,將向公眾開放。提供了兩種測距碼:軍用的p碼和民用的c\/a碼。取消了對民用信道的sa干擾信號,可以激發廣泛的民用應用和產業發展。”
李文龍停頓一下喝了口茶繼續說:
“現在說說定位原理和系統原理。
蘇國成功發射第一顆人造衛星后,漂亮國約翰·霍布斯金大學應用物理實驗室的研究人員提出了一個設想:如果我們能夠通過觀測站的位置來確定衛星的位置,那么理論上,我們也應該能夠通過已知衛星的位置來測量出接收者的位置。這一設想成為了導航衛星的基本理念。gpss導航系統的工作原理是通過測量已知位置的衛星與用戶接收機之間的距離,并利用多顆衛星的數據進行綜合分析,從而精確確定接收機的具體位置。想要達到這一目的,衛星的位置需要通過查詢星載時鐘記錄的時間和衛星星歷數據來確定。用戶與衛星之間的距離則通過測量衛星信號傳播到用戶所需的時間來計算,這個時間乘以光速即得到距離。但由于大氣層和電離層的干擾,這個計算出來的距離并不是真實的直線距離,而是被稱為偽距。gpss衛星通過發射含有偽隨機碼(偽碼)的導航電文來正常工作。這些偽碼主要包括民用的c\/a碼和軍用的p(y)碼。c\/a碼的頻率是1.023hz,重復周期為一毫秒,碼間距為1微秒,相當于300米的距離;而p碼的頻率是10.23hz,重復周期長達266.4天,碼間距0.1微秒,相當于30米的距離。y碼則是基于p碼發展而來,具有更高的保密性能。gpss導航電文包含了衛星星歷、工作狀態、時鐘修正、電離層時延修正、大氣折射修正等重要信息。gpss系統通過解調衛星信號來獲取導航電文,并以每秒50比特的速率在載頻上進行調制后發射。每個gpss導航電文主幀包括5個子幀,每個子幀持續6秒。其中,前三個子幀包含10個字碼,這部分內容每30秒重復一次,并且每小時更新一次。而后兩個子幀的總數據量為比特。導航電文主要包含遙測碼、轉換碼和第1、2、3號數據塊,其中星歷數據最為關鍵。用戶接收到這些導航電文后,可以通過比對衛星時間和自己的時鐘來計算與衛星之間的距離。同時,利用電文中的星歷數據可以確定衛星在發射電文時的確切位置。根據這些信息以及wgs-84大地坐標系,用戶就可以精確地獲知自己的位置和速度。需要注意的是,由于用戶接收器的時鐘與衛星的時鐘不總是完全同步,因此在計算過程中還需要引入一個時間差Δt作為一個額外的未知數。這個時間差代表了衛星與接收機之間的時間差異。為了解出用戶的三維坐標(x、y、z)以及時間差Δt,需要至少接收到4個衛星的信號,并用4個方程來求解這4個未知數。gps's衛星的信號傳輸是通過特定的調制技術實現的。這些技術包括cda(碼分多址)和psk(相位偏移鍵控),使得多個衛星可以在相同的頻率上發送信號,而不會相互干擾。cda技術允許每顆衛星使用獨特的偽隨機噪聲(prn)代碼,確保接收機可以區分并跟蹤來自不同衛星的信號。\"
\"差分全球定位系統(dgps)是一種基于已知參考坐標點的技術,用于修正gps的誤差,進而提升其定位精度。其工作原理主要是利用附近的已知參考坐標點(這些坐標點通常由其他高精度測量方法獲得)來計算gps接收機的位置誤差,并將這一即時誤差值納入位置計算中,以得到更為準確的位置信息。通過這種方式,dgps能夠有效地改善gps的定位精度,為用戶提供更可靠、更精確的位置服務。
具體操作上,一般會在一個基準站上安置一臺gpss接收機進行觀測。利用基準站已知的精確坐標,計算出基準站到衛星的實際距離。然后,將這個距離與由于誤差存在導致的基準站接收機觀測到的偽距離進行比較,得出一個差值,即改正值。這個改正值會由基準站實時地發送出去。與此同時,用戶的接收機在進行gpss觀測的同時也會接收到這個來自基準站的改正數。通過對接收到的改正數進行應用,用戶的接收機可以修正其定位結果,從而消除公共誤差。雖然差分技術可以完全消除某些類型的誤差,例如衛星鐘誤差、星歷誤差等,但對于其他類型的誤差,例如對流層和電離層的延遲誤差,只能消除其中的大部分,而無法完全消除。然而,由于這種技術可以顯著提高定位的精度,因此得到了廣泛的應用。