百问不厌-北斗导航科普知识系列(一)

2019-10-31 09:48:56来源:

       现在天上工作的导航卫星知多少?

      “星儿空中辨江树,北斗天际识归舟”。在我们使用的智能手机上(例如华为mate-10或mate-20)打开“北斗伴”App,很快卫星天空图上就锁定了25-30颗左右的卫星。有BDS(北斗卫星导航系统)、GPS(全球定位系统)、GLONASS(格洛纳斯)和Galileo(伽利略导航系统)的卫星,它们分别用其所属国家的国旗缩略图表示。尤其是BDS鲜红底色衬托出的一大四小五颗金星,鲜艳夺目。
 
 接收到的卫星天空分布图实例

       到2020年,各大卫星导航系统全部部署完毕后,估计有140余颗卫星在轨。那时,我们打开卫星导航接收机,一下子就可以收到三、四十颗卫星信号,并将获得质量非常高的定位、导航和授时服务。
 
     全球在轨GNSS卫星总数量和工作导航卫星总数一览

       GNSS(全球导航卫星系统)究竟有多少种?天上工作的导航卫星到底有多少颗?卫星三维定位为什么至少需要四颗卫星?卫星导航定位怎样实现高精度?卫星导航应用真的是无处不在、无时不在、无所不在、用户无限吗?怎么能够做到的啊?北斗与其它卫星导航系统存在什么样的差异性?这些问题总是困扰着大家,而且卫星导航系统的名称和提法也各不相同,林林总总。接下来,我们给大家一一解答。

       我国的卫星导航系统为什么叫做“北斗”?

       北斗是BDS(北斗卫星导航系统)的中文简称。“大河向东流,天上的星星参北斗”,自古以来,人类就非常崇拜日月星辰,华夏祖先对于北斗星更是有着高山仰止般的敬畏。北极星,更是功能神奇,因为找到了北斗星,就可以在群星灿烂的夜空中找到永远在正北方向的北极星,也就实现了定向导航。所以,将我国的卫星导航系统取名“北斗”,既有鲜明的中国特色,又彰显华夏悠久的历史文化和渊源,让人浮想联翩。
 
北斗七星的“魁”与“斗柄”
 
   
天空中北斗星指极方向示意图

       北斗星自古以来一直是人们用来指明方向的重要手段之一。无论是在前不着村、后不着店的荒漠,宽阔的草原,茂密的山林,还是一望无际的海上,或是月明星稀的夜晚,没有参照系辨别方向是非常困难的。古人经过长期的观察实践,渐渐发现北斗星是一种非常有效的辨别方向的办法。

       其实,人们真正用来指示方向,实现导航应用的星星,叫北极星。它是位于北天极附近的一颗星,由于它几乎在地球的自转轴的延长线方向上,所以我们北半球的人常年能看到它在北方的天空,人们可以利用它来指明方向。 以它作为参考点,通过六分仪等仪器,还可以确定纬度。在繁星满天的夜空中如何找到北极星?最简单的方法就是通过北斗七星。将北斗七星斗魁(杓)上的外侧第二星(天璇),向斗魁外侧第一星(天枢)的连接线向外延伸约5倍距离,就能看到一颗明亮的星星,它就是北极星。
 

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