直流電機的換向

[拼音]：weixing daohang

[英文]：satellite navigation

採用導航衛星對地面、海洋、空中和空間使用者進行導航定位的技術。利用太陽、月球和其他自然天體導航已有數千年曆史，由人造天體導航的設想雖然早在19世紀後半期就有人提出，但直到20世紀60年代才開始實現。1964年美國建成“子午儀”衛星導航系統，並交付海軍使用，1967年開始民用。1973年又開始研製“導航星”全球定位系統。蘇聯也建立了類似的衛星導航系統。法國、日本、中國也開展了衛星導航的研究和試驗工作。衛星導航綜合了傳統導航系統的優點，真正實現了各種天氣條件下全球高精度被動式導航定位。特別是時間測距衛星導航系統，不但能提供全球和近地空間連續立體覆蓋、高精度三維定位和測速，而且抗干擾能力強。

系統組成

衛星導航系統由導航衛星、地面臺站和使用者定位裝置三個部分組成（圖1）。

（1）導航衛星：衛星導航系統的空間部分，由多顆導航衛星構成空間導航網。

（2）地面臺站：跟蹤、測量和預報衛星軌道並對衛星上裝置工作進行控制管理，通常包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注入站及時間統一系統等部分。跟蹤站用於跟蹤和測量衛星的位置座標。遙測站接收衛星發來的遙測資料，以供地面監視和分析衛星上裝置的工作情況。計算中心根據這些資訊計算衛星的軌道，預報下一段時間內的軌道引數，確定需要傳輸給衛星的導航資訊，並由注入站向衛星傳送（見衛星導航注入站）。

（3）使用者定位裝置：通常由接收機、定時器、資料前處理器、計算機和顯示器等組成。它接收衛星發來的微弱訊號，從中解調並譯出衛星軌道引數和定時資訊等，同時測出導航引數（距離、距離差和距離變化率等），再由計算機算出使用者的位置座標（二維座標或三維座標）和速度向量分量。使用者定位裝置分為船載、機載、車載和單人揹負等多種型式。

衛星導航原理

衛星導航按測量導航引數的幾何定位原理分為測角、時間測距、多普勒測速和組合法等系統，其中測角法和組合法因精度較低等原因沒有實際應用。

（1）多普勒測速定位:“子午儀”衛星導航系統（圖2）採取這種方法。使用者定位裝置根據從導航衛星上接收到的訊號頻率與衛星上傳送的訊號頻率之間的多普勒頻移測得多普勒頻移曲線，根據這個曲線和衛星軌道引數即可算出使用者的位置（見多普勒測速系統）。

（2）時間測距導航定位：“導航星”全球定位系統採用這種體制。使用者接收裝置精確測量由系統中 4顆衛星發來訊號的傳播時間，然後完成一組包括 4個方程式的模型數學運算，就可算出使用者位置的三維座標以及使用者鍾與系統時間的誤差。

使用者利用導航衛星所測得的自身地理位置座標與其真實的地理位置座標之差稱定位誤差，它是衛星導航系統最重要的效能指標。定位精度主要決定於軌道預報精度、導航引數測量精度及其幾何放大係數和使用者動態特性測量精度。軌道預報精度主要受地球引力場模型影響和其他軌道攝動力影響；導航引數測量精度主要受衛星和使用者裝置效能、訊號在電離層、對流層折射和多路徑等誤差因素影響，它的幾何放大係數由定位期間衛星與使用者位置之間的幾何關係圖形決定；使用者的動態特性測量精度是指使用者在定位期間的航向、航速和天線高度測量精度。

導航定位分二維和三維。二維定位只能確定使用者在當地水平面內的經、緯度座標；三維定位還能給出高度座標。多普勒導航衛星的均方定位精度在靜態時為20～50米（雙頻）及80～400米（單頻）。在動態時，受航速等誤差影響較大，定位精度會降低。時間測距導航衛星的三維定位精度可達十幾米（軍用），粗定位精度100米左右（民用），測速精度優於0.1米/秒，授時精度優於1微秒。

衛星導航發展趨勢是實現全球連續、實時、高精度導航，降低使用者裝置價格，建立導航與通訊、海空交通管制、授時、搜尋營救、大地測量及氣象服務等多用途的綜合衛星系統。

參考書目

木村小一著，楊守仁等譯：《衛星航法》，交通出版社，北京，1980。（木村小一著，衛星航法，海文堂出版株式會社，東京，1976。）