百問不厭-北斗導航科普知識系列(一)

2019-10-31 09:48:56來源:

       現在天上工作的導航衛星知多少?

      “星兒空中辨江樹,北斗天際識歸舟”。在我們使用的智能手機上(例如華為mate-10或mate-20)打開“北斗伴”App,很快衛星天空圖上就鎖定了25-30顆左右的衛星。有BDS(北斗衛星導航系統)、GPS(全球定位系統)、GLONASS(格洛納斯)和Galileo(伽利略導航系統)的衛星,它們分別用其所屬國家的國旗縮略圖表示。尤其是BDS鮮紅底色襯托出的一大四小五顆金星,鮮艷奪目。
 
 接收到的衛星天空分布圖實例

       到2020年,各大衛星導航系統全部部署完畢后,估計有140余顆衛星在軌。那時,我們打開衛星導航接收機,一下子就可以收到三、四十顆衛星信號,并將獲得質量非常高的定位、導航和授時服務。
 
     全球在軌GNSS衛星總數量和工作導航衛星總數一覽

       GNSS(全球導航衛星系統)究竟有多少種?天上工作的導航衛星到底有多少顆?衛星三維定位為什么至少需要四顆衛星?衛星導航定位怎樣實現高精度?衛星導航應用真的是無處不在、無時不在、無所不在、用戶無限嗎?怎么能夠做到的啊?北斗與其它衛星導航系統存在什么樣的差異性?這些問題總是困擾著大家,而且衛星導航系統的名稱和提法也各不相同,林林總總。接下來,我們給大家一一解答。

       我國的衛星導航系統為什么叫做“北斗”?

       北斗是BDS(北斗衛星導航系統)的中文簡稱。“大河向東流,天上的星星參北斗”,自古以來,人類就非常崇拜日月星辰,華夏祖先對于北斗星更是有著高山仰止般的敬畏。北極星,更是功能神奇,因為找到了北斗星,就可以在群星燦爛的夜空中找到永遠在正北方向的北極星,也就實現了定向導航。所以,將我國的衛星導航系統取名“北斗”,既有鮮明的中國特色,又彰顯華夏悠久的歷史文化和淵源,讓人浮想聯翩。
 
北斗七星的“魁”與“斗柄”
 
   
天空中北斗星指極方向示意圖

       北斗星自古以來一直是人們用來指明方向的重要手段之一。無論是在前不著村、后不著店的荒漠,寬闊的草原,茂密的山林,還是一望無際的海上,或是月明星稀的夜晚,沒有參照系辨別方向是非常困難的。古人經過長期的觀察實踐,漸漸發現北斗星是一種非常有效的辨別方向的辦法。

       其實,人們真正用來指示方向,實現導航應用的星星,叫北極星。它是位于北天極附近的一顆星,由于它幾乎在地球的自轉軸的延長線方向上,所以我們北半球的人常年能看到它在北方的天空,人們可以利用它來指明方向。 以它作為參考點,通過六分儀等儀器,還可以確定緯度。在繁星滿天的夜空中如何找到北極星?最簡單的方法就是通過北斗七星。將北斗七星斗魁(杓)上的外側第二星(天璇),向斗魁外側第一星(天樞)的連接線向外延伸約5倍距離,就能看到一顆明亮的星星,它就是北極星。
 

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