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北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
一個(gè)人、一個(gè)國(guó)家都需要衛(wèi)星導(dǎo)航
我們最常見的問題是，打電話，我在哪兒？你在哪兒？我怎么去你那兒？遇到危險(xiǎn)了，需要救援，我們?cè)趺吹侥隳莾海恳虼诵枰ㄎ弧?/p>
北京西站在什么地方？如果你的回答是在地球上，你是正確的，如果說在地球的什么地方，你說在中國(guó)，更正確了。在北京，又精確了一步。在北京什么地方？大概是北緯39度53分，東經(jīng)116度19分。這時(shí)候還不知道在哪兒。我們不僅需要定位，還需要一個(gè)參照物，要引導(dǎo)，要參照，這才叫導(dǎo)航，不僅僅是定位。所以，導(dǎo)航和測(cè)繪是密不可分的。
我們行人借助地圖，飛機(jī)利用無線電、航標(biāo)導(dǎo)航，艦船利用無線電、航標(biāo)、天文進(jìn)行導(dǎo)航，汽車?yán)酶鞣N衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)導(dǎo)航。所以，我們的日常生活離不開導(dǎo)航。汽車變成我們的代步工具，當(dāng)你到一個(gè)陌生的地方，不僅需要衛(wèi)星的導(dǎo)航，可能還需要很多參照物。我們其他的載體，比如我們的飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、火車、艦船等等都需要導(dǎo)航。
我們生活在地球，大家知道，地形是極其不規(guī)則的，我們看到的地圖又是極其規(guī)則、美麗的。從不規(guī)則的地球到規(guī)則的地圖，我們最核心的一步是要定位，要做控制，否則這個(gè)地圖是不精確的。我們定完位，把它移到一個(gè)球體上再到一個(gè)圓柱體上，然后再展開成一個(gè)平面，再做糾正，這樣才能拿到我們手上的地圖，所以關(guān)鍵環(huán)節(jié)是定位。
一個(gè)國(guó)家必須有自己獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，我們的衛(wèi)星都在圍繞地球運(yùn)行，要確定這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航是最最重要的手段之一。我們生活在一個(gè)始終變化著的地球，日本去年剛發(fā)生過大地震，可以說每時(shí)每刻我們腳踩著的地球都在變化，監(jiān)測(cè)這個(gè)變化的手段就是衛(wèi)星導(dǎo)航。我們每時(shí)每刻每秒都在觀測(cè)，把這個(gè)數(shù)據(jù)處理完以后，我們就會(huì)給大家提供這樣一張圖出來——中國(guó)的地殼是這樣運(yùn)動(dòng)的。這就是導(dǎo)航定位。
導(dǎo)航原理簡(jiǎn)單，衛(wèi)星導(dǎo)航工程很復(fù)雜
導(dǎo)航的基本原理是什么？其實(shí)導(dǎo)航簡(jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單。古代，我們的獵人們根本沒有什么知識(shí)，更沒有導(dǎo)航知識(shí)，他走到森林里，他會(huì)做很多記號(hào)，這就是做導(dǎo)航，然后返程時(shí)通過記號(hào)回來。鄭和下西洋，他用的是羅盤，也就是指南針，航海要進(jìn)行導(dǎo)航。我們用地圖、影像、地形做了這么多導(dǎo)航，還可以用星辰。我們看太陽，用脈沖星射線，還有無線電導(dǎo)航等等。
如果有兩個(gè)觀測(cè)者，他們兩人的坐標(biāo)已知，相互距離也已知，測(cè)一個(gè)角度，就可以把位置點(diǎn)算下來，這大概是中學(xué)生也學(xué)過的知識(shí)。衛(wèi)星導(dǎo)航的原理也是如此。利用已知多個(gè)衛(wèi)星的位置，將所需的點(diǎn)的位置計(jì)算出來(全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都采用三球交會(huì)的幾何原理來實(shí)現(xiàn)定位——編者)。
當(dāng)然，原理即使簡(jiǎn)單，但是科學(xué)構(gòu)成極其復(fù)雜。因此衛(wèi)星導(dǎo)航是極其復(fù)雜的工程。大家知道，衛(wèi)星在我們大氣層之上，無線電信號(hào)是要通過大氣層的，你不得不考慮大氣各種因素對(duì)信號(hào)的影響；人生活在地面上，可能還有樓房等固體物體遮蓋；我們還生活在電磁場(chǎng)當(dāng)中，還有很多高壓線，都可能產(chǎn)生干擾，你就不得不考慮這么多障礙物的影響。此外，還要考慮頻率問題、信號(hào)捕獲問題、時(shí)鐘精度和穩(wěn)定性的問題，這是一個(gè)極其復(fù)雜的科學(xué)工程。
中國(guó)最初的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，原理就是雙星定位，已知兩個(gè)衛(wèi)星的位置，測(cè)一個(gè)點(diǎn)測(cè)不下來，就加上地面高程，就能計(jì)算出這個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。它的導(dǎo)航原理就這么簡(jiǎn)單。但是，我們這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)該說解決了國(guó)家當(dāng)時(shí)的急需，解決了有無問題，為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)，也為中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，為中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航爭(zhēng)取了國(guó)際地位。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士說，中國(guó)的北斗是世界的北斗，中國(guó)的北斗不僅為中國(guó)人作出貢獻(xiàn)，也為世界人作出貢獻(xiàn)。更多的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的存在，增加了精度，提高了穩(wěn)定性，提高了可靠性。美國(guó)GPS，俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星，歐洲伽利略衛(wèi)星，以及北斗，群星璀璨的星空，北斗仍然會(huì)閃出它的光芒。
