无线电导航的发展历程.
1.无线电导航的发展历程
无线电导航是 20世纪一项重大的发明
电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。早在 1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass,工作频率 0.1一 1.75兆赫兹。 1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为 0.2一 0.4兆赫兹,已停止发展。 1939年便开始研制仪表着陆系统 (ILS,1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异 (Gee, 工作频率为 28一 85兆赫兹。 1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰 A(Loran-A投入研制, 1944年又进行近程高精度台卡 (Dessa无线电导航系统的研制。
1945年至 1960年研制了数十种之多, 典型的系统如近程的伏尔 (VOR、测向器 ( D ME、塔康 (Tacan、雷迪斯特、哈菲克斯 (Hi-Fix等 ; 中程的罗兰 B(Loran-B、低频罗兰 (LF-Loran、康索尔 (Consol等 ; 远程的那伐格罗布 ((Navaglohe、法康 (Facan、台克垂亚 (Dectra、那伐霍 (Navarho,罗兰 C(Loran-C和无线电网(Radionrsh等 ; 超远程的台尔拉克 (Delrac和奥米加 (Omega与。奥米加 ; 空中交通管制的雷康 (Rapcon、伏尔斯康 (VOLSCAN、塔康数据传递系统 (Tacandata-link 和萨特柯 ((Satco等,另外还有多卜勒导航雷达 (Doppler navigation tadar, 这期间主要保留下来的系统如表 1
表 1主要地基无线电导航系统运行年代表
1. 1 无线电导航发展的重大突破
1960年以后, 义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN、赛里迪斯 (SYLEDIS、阿戈 (ARGO、马西兰 (MAXIRAN、微波测距仪(TRISPONDER 以及 MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST 等等 ; 中程的有罗兰 D (Loran-D和脉冲八 (Pulse8等 ; 远程的恰卡 (Chayka;超远程的奥米加 ((Omega 与 ; 突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导
航与综合导航系统, 以及地形辅助导航系统等。表 2列出几种常用的系统及主要性能与用量。
表 2几种常用的地基系统性能与用量
*D为飞行距离。
1.2 无线电导航发展概括
无线电导航是所有导航手段中最重要的一种。由于电磁波的传播特性,发展异常迅速, 迄今约有 100个系统投人使用,而且已由陆基发展到星基,由单一功能发展到多功能 ; 作用距离也由近及远并发展至全球 ; 定位精度则由粗到精,高达厘米量级 ; 应用领域则由军事领域步入国民经济以及国计民生诸领域了。
随着电子科学技术的飞速发展, 大规模与超大规模集成电路的问世, 以及微处理器的普遍采用等, 使得导航设备业已进人小型化, 数字化与全自动化, 进而使导航台站实现了无人值守,下面介绍目前世界上正在使用的典型的无线电导航系统。
2. 几个典型的无线电导航系统
2.1无线电信标
1929年问世,精度 3一 100 (2drms,目前全球约有 10000余个信标台,其中美国航空与航海信标分别为 1800个与 200个,各拥有美国用户 18万与 50万个。我国第一个指向标台是 1927年在长江花鸟山建成, 1933年在山东成山头建第二座。目前约有各种信标台 6000余座,上万台无线电罗盘和信标台接收机,船用测向仪也有 1000台左右。
虽然该类系统技术陈旧,精度又低,但价格低廉,使用简单,工作可靠,大量的民用飞机和小型船舶都用它。因此,它将作为一种低成本与备份导航系统保留到了 21世纪。
2.2台卡系统
面世于 1944年, 作用距离 370公里, 定位精度可达 15米,主要在欧洲使用。其
空中用户有 1000个,海上用户 30000有余,由于英国及其周围地区业已使用习惯,加上系统又作了技术改造,因此,它作为这一区域性导航系统可望用到 2014年。
我国 1973年研制成功,称“长河三号” 。它采用低频连续波相位双曲线定位体制,共生产固定岸台 34套,定位接收机 253台。主要用于海上石油勘探和多次执行高精度重大科学试验任务。
2.3伏尔 /测距器
分别诞生于 1946年和 1959年, 作用距离在视线距离之内, 重复精度与相对精度分别约 0.35 (2drms和 185米 (2drms。现在全球约有 VOR 台 2000个,用户不下 20
万个 ;DME 用户约 9万个。由于 GPS 的起用,它们的作用就大大下降了。
甚高频全向信标 ((VOR和超高频测距器 ((DME两种系统配套工作可为飞机提供相对于正北的方位和到地面台的距离。我国先后研制成功这两种无线电导航系统,一共建设有 176套 VOR 和 DME 投人使用,使它成为我国民用航空的主要无线电导航系统。
2.4塔康
频段和精度与 OVR/DME相近, 塔康军用, VOR 民用, 二者组合则 VORTAC 。系统 1954年建成,现有用户约 1.7万个,舰基塔康将继续使用下去。
1965年我国成功研制了超高频测向 /测距系统— TACAN , 它在一个频段上实现了同时测向、测距,更适合军事上使用。 80年代又研发了Ⅲ型地面台和机载设备以及机动式的塔康地面台,并进行了小批生产和装备。目前整个地面台生产装备了约 65套,机载设备约 793台。该体制已成为我国军航的主要装备体制。
2.5罗兰 A
问世于 40年代, 工作频率为 1950千赫, 用于海上,作用距离白天 700海里,夜间450海里 ; 定位精度白天 0.5海里,夜间数海里。全球建有 83个台,罗兰 C 问世后该系统陆续退出历史舞台。
1968年我国研制成功,叫“长河一号”工程,双曲线定位体制,覆盖我国沿海 1000
公里海域,从北部海域到海南岛沿海岸建设了 10座导航台,昼夜发射导航信号。舰船上安装“长河一号” 船载定位仪, 便可导航定位。共计生产了 4581台定位仪。系统一直使用到 1995年是当时我国军民舰船的主要导航设备。
2.6罗兰 C
第一个台链 1957年建成。作用距离地波 2000公里, 天波 4000公里, 定位精度地波 460
米 (2drms, 重复与相对精度为 18-90米 (2drms。目前, 全球共建了大小台链约20个, 近 100个地面台, 拥有用户已超过 100万个,而且还在大量增加。系统也还在发展,它作为军用已在美国完成历史使命,但作为民用将还在继续效力。原苏联的类似系统叫“恰卡” 。
1987年我国研制成功,称“长河二号”工程,它采用脉冲、相位双曲线定位体制,覆盖我国沿海全部海域, 从南到北共建设六座脉冲功率为 2兆瓦的大功率地面导航台, 它们分布在广西省境内二座,广东、江苏、山东、吉林省境内各一座,组成了我国南海、东海、北海三个导航定位台链,形成了我国独立自主控制使用的远程无线电导航系统。
1993年东海、北海台链建成投入使用。共生产“长河二号” 导航定位接收机4500多台。
罗兰 -C 和奥米加分别是低频段 (100kHz和甚低频段 (10~14kHz 含标准时间频率信息的双曲线导航、定位系统。它们的作用距离大,覆盖面广,导航、定位精度高,在全球范围内得到广泛应用。
罗兰 -C 是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统,它是在 40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。当时要求是能全天候导引飞机, 能远距离工作 (离发射台 926km , 并且在一万多米的高空也能收到信号。首批布站 83个,称作罗兰 -A ,主要在太平洋地区,覆盖了北大西洋、北太平洋、北海和墨哥墨西哥湾。两个站发射相同频率的信号, 用户据此可确定自己的位置, 精度可达到
2.8km/926km, 12.9~
3.7km/ 2222.4km。战后美国海岸警卫队把它的应用扩展到海上导航。罗兰 -A 由于其台站的过时和维持费用的增加, 在 1980年退出使用, 在改善的基础上研制了罗兰 -B ,罗兰 -B 使用 3个台发射相同的频率信号,本想为港口和海湾提供精密导航, 由于技术上的原因阻碍了其发展, 1958年, 罗兰 -C 投入使用。罗兰 -C 是一种远距离 (1850km、低频 (100kHz的双曲线无线电导航系统, 它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离, 多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件,罗兰 -C 可以提供 100~200m 的精度。在 60年代中期,美国空军开始研制罗兰 -D ,它是 C 型的一种短距、战术型的版本,作用距离限制在1100km 。
2.7奥米加
甚低频系统,全球 8个地面台,于 1982年全面建成,作用距离 1.5万公里,精度 3.7一 7.4公里 (2drms。全球用户约 2.7万个, 80%以上为民用用户,美国已于 1997年关闭。类似系统俄罗斯叫“ ” ,仍在工作。我国曾进行过研究与试验,经仔细论证没必要发展而停止工作。
一、概念
奥米加导航系统 (Omega navigation system,是以地面为基准、工作在 10~14千赫频段的无线电双曲线导航系统,是唯一基本上能覆盖全球的导航系统。
奥米加导航系统 (Omega navigation system 是一种超远程双曲线无线电导航系统。其作用距离可达 1万多公里。只要设置 8个地面台, 其工作区域就可覆盖全球。
1972年,美国在北达科他州建立第一个奥米加正式导航台; 1982年,在澳大利亚伍德赛德建成最后一个台, 共 8个台。这 8个奥米加导航台由多个国家管理 , 分布在美国的夏威夷和北达科他州以及挪威、利比里亚、留尼汪岛、阿根廷、澳大利亚和日本。
二、原理和性能
奥米加导航系统是由 8个台组成的覆盖全球的甚低频连续波比相双曲线系统,没有主台和副台之分。每台都以由 4个铯钟组成的钟阵作为频率基准,都同步在统一的美国海军天文台标准频率上。全系统共有 4个导航频率, 其中 10.2千赫是导航基本频率,其他 3个辅助导航频率是 13.6、 11劆和 11.05千赫。另外各台还发送各自的识别频率。各台均按规定的程序发射导航电磁波。奥米加导航系统采用时分工作体制。在 10秒周期内轮流发射信号, 每个周期分 8个节段 , 同一节段内各台发射信号的频率不同(见表。
奥米加导航系统在同载频上比相而产生多值性。在 10.2千赫上比相,产生巷宽为 8海里的巷道(1/2波长为一巷道。为了扩展巷宽 , 利用与 3个辅助频率的差拍作用,将巷道分别展宽到 24、 72和 288海里。
接收机用机内振荡器产生的基准信号来测量 2个或更多个台信号的相位。内部振荡器可存储相位信息, 使不同台的相对相位互比, 输出是以百分周表示的相位差,可在记录器上连续记录。用户在大区域内常能收到 4~6个台的信号, 可选用两对双曲位置线交角最佳的台。
奥米加台交错发射信号, 发射时间长短不一 , 从 0.9至 1.2秒 , 但发射休止时间均为 0.2秒。每台均用 150千瓦发射机和 467米铁塔天线 (日本台用 500米铁塔,挪威台使用跨度达 3公里的山谷天线。规定的天线辐射功率为 10千瓦。
奥米加导航系统的准确度, 决定于甚低频信号在甚长传播路径上的相位稳定性和预测准确性。奥米加导航系统作用距离在 5000海里以上。甚低频传播模式是天波传播模式, 受电离层变动影响很大, 使相速不稳定, 产生昼夜和季节变化。此外,
猝发电离干扰和极冕吸收会引起很大的误差。奥米加导航系统在全球设有 40个监测台,长期分别收集数据,以供产生传播修正模型。奥米加导航系统设计预期准确度为 2~4海里(2。
另一种奥米加定位模式是圆 -圆方式 , 要求接收机具备高精度频率源, 但使用
两台就能定位。全球有若干个大功率甚低频军用通信台,都采用铯频标 , 均可按圆 -圆导航方式定位。奥米加导航系统发射的电磁波有入水能力,但深度仅约为 10米。奥米加信号还是良好的授时手段。
差转奥米加奥米加频率在甚长传播路径上传播时,不同区段有不同的变化, 但在很短区段内的变化很小或者基本相同。这种现象称为空间相关。差转奥米加导航系统利用这一特点,在 50海里以内的小区域内设立监测站,将理论计算的准确度与实测值的差值广播给小区域内用户作修正用, 可把系统的准确度提高到 0.2~0.4海里 (2。准确度随距离增加而下降 ,400海里之外已无意义。国际海事组织已同意采用此法进行沿海导航,沿大西洋两岸已建立 14个差转奥米加导航台。
三、补充
奥米加导航系统 (Omega navigation system ,是全球范围的导航系统,定位精度为1.6~3.2公里,它由机上接收装置、显示器和地面发射台组成。飞行器一般可接收到5个地面台发射的连续电磁波信号。电波的行程差和相位差有确定的关系, 测定两个台发射的信号的相位差, 就得到飞行器到两个地面台的距离差。对应恒定相位差(即恒定距离差的点的轨迹是一条以这两个地面台为焦点的双曲线位置线 (见飞机导航系统。同理, 由另一对地面台得到另一条双曲线。根据这两条双曲线的交点即可定出飞行器的位置。由于连续电磁波是周期性的, 相位差也作周期性变化, 因而无法由相位差单值地确定距离差。距离差与相位差存在单值关系的区域称为巷道宽度,其值为电波波长的 1/2。这样就存在一个巷道识别问题 , 可采用先粗测后精测的方法来解决。各地面台先发射一个 10.2千赫的信号,这时对应的精测巷道宽度为14.7公里。为消除相位差周期性变化带来的多值性,须判断精测巷道的位置。每个台再发射一个 13.6千赫的信号,测出两个地面台两个第一差频 (3.4千赫的相位差 ,
就得到粗测的距离差值。第一个信号频率是第一差频的 3倍 , 所以第一差频的巷道宽度是第一个信号频率巷道宽度的 3倍 , 即 44公里。于是可在此粗测的 44公里范围内, 定出精测巷道的位置。同理, 各地面台再发射一个 11.33千赫的信号 , 与第一个信号的差频为 1.13千赫 , 可把粗测巷道宽度扩大到 132公里。每个地面台轮流发射频率为 10.2、 11.33、 13.6千赫的 3个信号。在实际工作时 , 从接收机得到的是巷道的计数,可通过特制的导航图把奥米加巷道数字转换成以经纬度为单位的地理坐标位置。由于基线 (两个台之间的连线长, 奥米加导航系统测量位置线的几何误差较小。这种系统的误差主要是电波传播速度因季节和昼夜而异所致(见无线电导航。
导航员发现在太阳高年阶段的白天更难应用罗兰远程导航系统(LORAN-C 和奥米加导航系统(OMEGA ;相反,在太阳低年几乎没有问题。这些耀斑的影响,主要是 X 射线,对于 GPS 的应用者来讲没有影响。 GPS 信号通常不受电离层变化的影响而是对太阳 X 射线大量的注入有响应。
2.8仪表着陆系统
1939年研制成功, 1949年定为国际标准着陆系统,其精度可满足 I 、Ⅱ、和Ⅲ类精密进场标准的要求。但因工作频段低,天线庞大,场地要求严,通常很难达到 , Ⅱ、Ⅲ类着陆标准等,越来越不适应现代航空的要求。国际民航组织 1978年 4月决定用微波着陆系统取代它, 2000年它将退役。由于情况有变,至少得用到 2020年,而非国际机场与中小民用机场将用到本世纪中期。
80年代以前,我国研制成功仪表着陆系统并装备了一些机场。改革开放后又引进了技术和设备。我国自行研制和生产的地面台约 34套, 机载设备约 32套。当前民航系统使用的地面台总共约 139套。它是目前我国民航机场的主要着陆引导保障设备。
2.9微波着陆系统
70年代, 国际上要求改进仪表着陆系统呼声高涨 ,1978年国际民航组织投标确定微波着陆系统作为新一代国际标准着陆系统。它具有覆盖范围大、受场地影响小, 可任意选择下滑角着陆,可进行曲线进场,引导精度高。
1995年研制成功新一代微波着陆系统并完成了设计定型和进行小批生产,正在逐步推广使用。
另外还有着陆雷达,迄今我国共装备军民用各型雷达约 425套。
海上应用的各种导航雷达, 以及用于海上石油开发的脉冲八, 还有越南战场使用过的罗兰 D 与某些近程高精度定位导航定位系统。
3.无线电导航发展的重大突破—卫星导航面世
简单地说,卫星导航就是把地面导航台搬至空中人造地球卫星的无线电导航系统。 3.1第一代卫导系统—子午仪
子午仪卫星导航系统,又叫海军卫星导航系统 ((NNSS。它最初是美国为海军弹道导弹潜艇的惯导系统校准而设计的, 1958年开始研制, 1964年投人使用, 1967年向民用开放。系统由空间卫星、地面站和用户设备三部分组成。空中 6颗卫星分布在 6条离地面约 1080
公里的园形轨道上 ; 地面建有 4个跟踪站,两个注人站和一个计算中心 ; 用户设备包括导航接收机和计算机,广泛用于美国国内外商船与军舰上。
由于它不能连续定位, 且两次定位之间间隔比较长等, 加之先进的真正的全球卫星导航系统 GPS 的问世。因此,子午仪业已从 1990年就开始被淘汰,到 1996年底就终止使用。届时, 第一代卫星导航系统将永远退出历史舞台, 但它把地面导航台搬至空中的历史性功绩也将永远载人史册。
原苏联的类似系统称“奇卡达” 。
70年代末,我国研制了 091甲子午仪卫星导航接收机,曾几次装舰远渡重洋,执行国家重大科学试验和考察任务。 1980年、 1982年和 1984年三次分别参加重大发射试验, 圆满完成任务,受嘉奖。
3.2第二代全球卫星导航系统
3.2.1 GPS
GPS 是 Navstar GPS的简称。美国于 1973年开始研制, 到 1994年 3月 10日正式完成 (21+3的卫星星座配置,当年 4月 18日正式投人运行。提供标准定位业务((SPS和精密定位业务 (PPS, SPS的定位精度 (含 SA 水平为 100米 ((95%的概率 ,不含 SA 为 20一 30米,定时精度 340毫微秒 ;PPS 可在 10米以内。 SA 技术美国于2000年 5月 1日已经取消。
3.2.2系统组成
系统十分庞大,由空间、地面和用户设备三部分组成。
空间包括配置在 6条轨道卜的高度为 20183公里的 24颗工作卫星和 3颗备份卫星,星上装在 300万年才相差一秒的铯原子钟。发射伪码调制扩频信
号 :L1=1575.42兆赫 ;L2=1227.6兆赫,伪码为 P 码、 Y 码与 C/A码。
地面部分含一个主控站、 5个监测站和 3个数据注人站。
用户设备 :海、陆、空、导航、测速、时间同步、精密测绘及制导等各种用途的各型用户设备。
俄罗斯类似的系统为 GLONASS,1995年 12月投入使用。
GPS 和 GLONASS 相继建成,投人运行后,在我国得到了极为广泛的应用。并研制出
了一系列 GPS 接收机和 GPS, GLONASS兼容机,以及为远望号各船提供 GPS 授时、测频、导航仪。同时研发了一系列卫星一导航技术应用工程研究项目,并投人了使用。
3.2.3差分 GPS
·DGPS 概念
简言之,将一已精确测定的已知点作为差分基准点,在这点上安装 GPS 接收机,且连续接收 GPS 信号,通过处理,再与已知的精确位置作比较,不断地确定当前的误差,即准确的修正值。然后通过广播或数据链的方式将这些修正数据送至该地区的所有用户, 用来修正定位解, 从而大大提高了定位精度。甚至可提高一个数量级,主要是不少误差消去了,即使二者相距 900公里,效果令人满意。
一般是伪距差分,也可是位置差分。差分有普通差分、广域差分还有增强型。
·中国的 RBN/DGPS
1993年开始着手准备利用美国的 GPS 卫星 C/A码信号资源和我国沿海现有的22座无线电信标台建立我沿海 RBN/DGPS差分导航网。该系统经过充分的可行性与系统方案论证, 信标台的技术改造或新建,正式在 19%年初开始建设,工程分三期,迄今业已建成包括 20个台站的导航网投人使用。系统定位精度 ((2司为 :
100公里内优于 1.0米 ;
150公里内优于 1.2米。
·系统发展
世界上第一个实用的 RBN/DGPS系统是由芬兰和瑞典开发的,它为自斯德哥尔摩到赫尔辛基的飞机和船舶提供连续的导航服务。美国自 1985年开始研究, 1993年开始布台,在其东部和南部沿海岸布了 17个台, 北部大湖沿岸 14个台, 西部及阿拉斯加与夏威夷海域有 17个台,是由美国警卫队 ((USCG实施的。冰岛的系统也开
通,包括 6个台,另外还有加拿大、丹麦、法国、德国、荷兰、挪威、英国和爱尔兰等国也都开通了 RBN/DGPS网或建立了台站。前已述及中国在沿海已建立了包括20个台站的 RBN/DGPS导航网。
国际发展趋势由于无线电信标台是最早作为船舶航行和飞机归航的手段,应用量极大。对于船舶而言, 1974年国际上有关安全条约规定 1600吨以上从事国际航行的船舶必须装备该系统设备。就现代导航手段而言, 信标系统的技术落后、精度又低, 故退居备份或辅助了。而这些地面台确是现存的,不用花很多钱进行技术改造,就能用作差分 GPS 的数据链发播
台。因此,世界各就利用它来建设 RBN/DGPS系统。
鉴于卫星的可见性和空间的不相关性,就限制了单个 DGPS 基准台的工作范围,于是科技工作者们提出了导航网络的概念,具有实用价值有三种网络,即一是局域网,范围小 ; 二是区域网, 就是设置多个基准台和数据链, 当然其中有一个主台, 它的作用区域可相当于美国或西欧那样大 ; 三是广域网,它可连续地估算所有卫星轨道和时钟校正值,一个广域网基本上就是一个卫星跟踪网, 所以卫星通信符合广域网要求。国际上目前重点发展的是区域网和广域网,并以大力发展以此为基础的增强型网络。
中国内陆建有用于飞机归航的无线电信标台就有 1120座,那么对这些台进行技术改造, 针对某些区域例如长江流域建立区域网, 进而建立覆盖全国的广域网, 并以此为基础, 发展增强性区域网, 乃至增强性广域网, 以满足飞机、地面车辆及某些特殊用途的高精度导航以及农业、林业、测绘等等各种应用。
中国的高精度导航网,包括 RBN/DGPS广域网及其增强型宜于国家统一规划、统一布署和统筹安排, 避免各自为政, 以减少乃至避免有限的物力、财力和人力资源的浪费, 也有利于各行各业的应用和管理,充分发挥其系统的作用和效益。
3.3中国的卫星导航系统—“北斗一号”
系统覆盖我国及周边地区,自主定位方式,精度 100米,差分定位精度可达 20米。容量 54万户 /时,定位响应时间 1类用户 <5秒 ;;2类 <2秒 ;3类 <1秒,一次定位成功率 95%。 2000年 10月 31日与 12月 21日两颗北斗卫星升空,最近又发射一颗备份星,系统调试已基本完成,即可投人使用。
3.3.1系统组成
·导航通信卫星
即空间中继站, 是两颗距地面 36000Kn 〕与地球同步的静止卫星, 两者升交点赤经相差 600。卫星上带有信号转发装置,用于用户和地面站之间的转发通信。
·地面站组
包括主控站、计算中心、测轨站、测高站以及校准站等,主要用来对卫星定位、测轨和制备星历,调整卫星运行轨道、姿态,控制卫星的工作,测量和收集校正导航定位参量,以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位。
·用户设备
为仅带有定向天线的收 /发器,用于接收中心站通过卫星转发来的信号和向中心站发射通信信息 ; 不含定位解算处理器,设备比较简单。
3.3.2系统的工作原理
中心站通过测量信号在中心站一卫星一用户之间往返的时间延迟, 从而测定用户和两颗卫星之间的距离,再利用用户的高度测量数据 (或数字地图经过解算就可以确定用户的位置。
3.3.3系统的特点
1仅用两颗卫星就可以进行导航通讯,资金投入少 ; 同时由于采用静止卫星,可以对大覆盖区内的用户进行连续实时定位 ;
2用户设备比较简单,导航定位数据完全由中心站计算完成 ;
3具有通信功能,信息高度集中,便于集中指挥控制和管理 ;
4由于采用数字地图、用户数据修正等措施,使系统具有较高的定位精度。
同时该系统也有其局限性 :
1由于系统采用集中式处理,从而导致了该系统为节点系统。一旦中心被毁坏,将导致整个系统瘫痪,这对于军事用户尤其重要 ; 同时由于所有用户的定位都是在中心站完成, 这就导致了对中心站设备的处理能力要求极高,而且也导致定位数据有较大的滞后误差 ; 2系统采用的是有源工作方式,一方面导致军用用户隐蔽性差,另一方面导致用户定位数据更新率低,不能满足高机动用户的要求,而且限制了系统的用户数目 ;
3不能进行全球覆盖,同时由于两颗卫星均在赤道上空,对于较高纬度的几何定位误差系数较大。
3.3.4系统发展
曾同俄罗斯 GLONASS 谈合作, 也同欧盟 GALILEO 谈合作, 均因系统控制权等问题告吹。目前第二期工程方案已初定。
我们认为最终将回到我们原主张的先搞一个区域性的无源系统, 覆盖我国及周边地区, 精度同 GPS 差不多,待条件具备后再发展成独立控制的全球系统。
4无线电导航发展展望
当前现行导航体系正处于逐步向新体系过渡的时期。
现代化的国防建设和现代化的经济建设, 推动着新导航系统发展, 对新导航体系提出了越来越高的要求, 它将提高各类交通运输的安全和效率。同时, 将为现代化战争提供强有力的、极为广泛的精度更高、性能更好的支持。
在国际上, 从海湾战争到沙漠之狐, 再到科索沃与伊拉克战争的各次战例, 充分显示导航系统在现代化战争中的地位和作用。它不仅仅作为一般的航行保障, 而且已经成为各种武器平台和军事系统的直接组成部分。
新导航系统将为飞机、舰船、导弹、炸弹、卫星、战车、步兵、精确武器打击系统、自动化指挥控制系统、军事测绘等部门,提供执行各类任务所需要的位置(P、速度 (V与时间 (T 信息。导航系统已经成为部队进行训练,机动展开、进攻、防卫和作后勤支持的必不可少的信息源。
导航几乎渗透到战争的全过程, 从战争开始, 部队集结、调动、部署到战争进程中指挥控制、机动和精确打击、综合后勤支持,都需大量使用导航信息。
各发达国家对导航技术的发展, 给予越来越大的关注, 并斥巨资来发展各类新系统以取得政治、军事经济上的优势。
4.1对新导航系统的主要要求
较大的覆盖范围, 最理想是能全球覆盖, 当然根据战略、战术的需要以及危机和冲突可能发生的地域及冲突的规模,并同时应考虑到现代战争要在广阔的范围内综合布置和运用陆、海、空和空间力量来完成作战任务。此外亦应考虑我国航空、航海与国际通航的问题。在经济允许的情况下全球覆盖是比较理想的选择。
1能提供实时的三维位置、三维速度和时间信息。
2提供高的定位精度,精度越高,作用越大,用途越广。
3足够的导航信息更新率。
4系统容量大,能为无限的用户提供导航服务。
5用户设备希望不发射信号,无源工作,体积小,重量轻,耗电小,操作简单,具有方便的坐标变换能力。
6安全性好,具有保密、反利用、抗摧毁和抗干扰能力。
7系统要具有良好的可用性、完善性与工作的连续性。为实现上述诸要求,新导航系统将向下述方向发展。
4.2卫星导航系统
世界上迅速发展的卫星导航技术, 改变了导航技术的面貌, 使导航技术进人了一个崭新的发展阶段。它是未来我国导航技术的主要发展方向, 是实现现有系统向新型导航系统过渡的首要选择。
卫星导航系统及其所能提供的性能, 在军事和民用方面所能起到的重大作用, 以及用户群体今后的极大扩展都较老的系统有质的变化, 它能较全面地达到未来对新导航系统所提出的各项要求。
如前所述,卫星导航系统是一种投资巨大,建设周期长,将涉及航天、电子、信息、测控、测绘、精密时间标准、地球物理等技术领域,是一个复杂的、综合的、高技术的信息系统。需要国家牵头, 众多部门紧密配合, 集中全国力量进行技术攻关, 充分吸取国外经验教训,才能建成一种符合中国国情,与国防和国民经济建设的需要相适应,一要有技术基础、二要经济上可行并能连续、长期、有效维持运行。
卫星导航是现在及今后一个相当长时期导航定位系统发展的重要方向之一。当前典型的卫星导航定位系统有 :美国的 UPS 、俄罗斯的 GLONASS 、欧洲的CALILIO 和我国的北斗。
4.2.1 GPS的现代化
主要内容
1增加两个新的民用信号频率 ;
2提高卫星集成度 ;
3增加信号强度 ;
4改进导航电文 ;
5改善导航定位精度 ;
6强化抗干扰能力。
实施现代化的目的
1 加强自我保护,即保护 GPS 不受敌方和黑客的干扰。其措施是 :
a 增强军民信号的抗干扰能力,主要在信号编码上做文章。
b 增强卫星发射信号强度。
2 防止敌人利用,也就是只让美军方及其盟友与特许用户使用。其措施是 :
a 设计新的卫星型号—Ⅱ F 型星。
b 设计新的 GPS 信号结构。
c 把民用频道与军用频道分开 :民用频道为 L 1(1575.42MHz , L2(1227.60MHz 和 L5(1176.45GHz1998年戈尔副总统宣布在 L2上发播第 2民用信号, 同时增加第 3信号频率 L5, 军用频道为 L3,L4。
3 改善系统性能,重点是提高导航定位精度。主要措施是 :
a 在 2003年前,在 L2频道上加载 C/A码信号。
b 在 2005年前,增加民用频道 L5。
提前取消 SA(2000年 5月 1日已取消。
4.2.2 GLONASS的更新
为了进一步提高 GLONASS 的定位能力,开拓广大的民用市场,俄罗斯计划用 4年时间对系统进行更新,更新后的系统为 Glonass-M ,
·更新的主要内容
1 改进地面测控站设施 ;
2 延长卫星在轨寿命 ;
3 提高系统性能。
位置精度 :10一 15米 (2
定时精度 :20一 30ns
速度精度 :0.01 m/s
·改变发播频率—同 GPS 一样,原 :
Ll 二 1602.56一 1615.50MHz
L2=1246.44一 1256.50MHz
S 码和 P 码
美罗克威尔公司给予技术支援。
·当前简况
1 卫星状况
1962年 10月 l2日至 2000年 10月 1 3口,共发射了 80余颗 GLONASS 卫星,现仅有
10颗卫星在轨运行。
2 定位精度弹点 :水平 16m, 垂直 25m
4.2.3 CALILIO系统计划概略
欧洲为了打破美国 GPS 在全球的垄断地位,为了获得在战略上的独立性和产业界的经济利益,因此决定建立欧洲自己独立自主的导航卫星系统。
·计划安排
1 方案论证 :1999年 6月一 200(年底
2 研究开发与系统试验 :2001年一 2005年
3 星座布署 :2006年一 2007年
4 投人使用 :2008年
·系统概况
1 处于 MEO 轨道上的 30颗星 ;
2EGNOS 欧洲独立的 ((GPS和 GLONASS 增强系统将被集成到该系统 ;
3 地面系统,主要是各种监控站 :
卫星轨道监控
完好性监控
完好性上行站等
4 频率— L 频段
a 将在现有的 E1,E2及新分配的 D5,E6中选择。
b 考虑能否包括 GPS 的 L1,L2,L5和 GLONASS 的 G1,G2o
5 信息传输速率从 250bit/s一 1500bi t/s
6 星座
MEO 轨道星座
MOE+GEO混合星座
3 个轨道面，倾角 560，高度 23200Km o 4.2.
4 北斗一号与未来对新导航系统的要求相比，与 GPS/GLONASS 系统相比，系统尚存有差距，如用户设备需有源工作，用户数量有限，定位数据实时性尚差，定位完全依赖中心控制站等等。如何来发展我国的新导航系统，是充分利用“北斗一号”成果，继续改进，增强发展，当前经深人讨论研究有了初步方案。中国作为世界上社会主义大国应该发展自己的卫星导航系统，该系统应该具有相当的先进性，要在建成时具有与国外系统大体相当的性能，只有这样才能实现一代新导航系统在军事上和民用方面的重要政治、经济、军事意义。建设新系统需要相当长的一段时间，我们一方面将完成“北斗一号”的试验，投人使用，积累运行经验。另一方面，在过渡时期还必须相对地完善已建成正在投入使用的陆基系统，当然也需淘汰性能差的系统。同时还应该不放弃使用国外已建成的卫星导航系统，正确解决用与不用、如何使用的问题，在军事上则更应解决抗干扰和特殊场合使用及不能完全依赖的问题。 4.3 综合导航系统新导航系统发展的重要领域是军事导航应用。由于未来战争是一种信息战，一种陆、海、空、天一体化的战争，是要诸多军兵种协同，密切配合，联合作战的战争。因此要求把战场上高度密集和迅速变化的敌我态势、作战指挥和控制命令等信息，快速、保密传输，它将由有自动化作战指挥系统来实现战场指挥，这里需要有能够提供各作战单位实时三维位置、三维速度和三维姿态的精确的抗干扰的导航功能。这种将导航功能和战术数据通信功能和敌我识别功能综合在一套设备和一种统一的信号格式中的综合系统，是新系统的一个发展方向。该系统适合军用，它具有相对导航功能，导航信息保密性好，具有抗干扰能力和良好的抗摧毁能力。特别是三种功能集中在一套设备中，减小了机载设备体积、重
信息技术的发展历程
信息技术发展史： 第一次信息技术革命是语言的使用。发生在距今约35 000年～50 000年前。 语言的使用——从猿进化到人的重要标志 类人猿是一咱类似于人类的猿类，经过千百万年的劳动过程，演变、进化、发展成为现代人，与此同时语言也随着劳动产生。祖国各地存在着许多语言。如：海南话与闽南话有类似，在北宋时期，福建一部人移民到海南，经过几十代人后，福建话逐渐演变成不语言体系，闽南话、海南话、客家话等。 第二次信息技术革命是文字的创造。大约在公元前3500年出现了文字 文字的创造——这是信息第一次打破时间、空间的限制 陶器上的符号：原始社会母系氏族繁荣时期（河姆渡和半坡原始居民） 甲骨文：记载商朝的社会生产状况和阶级关系，文字可考的历史从商朝开始 金文（也叫铜器铭文）：商周一些青铜器，常铸刻在钟或鼎上，又叫“钟鼎文” 第三次信息技术的革命是印刷的发明。大约在公元1040年，我国开始使用活字印刷技术(欧洲人1451年开始使用印刷技术)。 印刷术的发明 汉朝以前使用竹木简或帛做书材料，直到东汉（公元105年）蔡伦改进造纸术，这种纸叫“蔡候纸”。从后唐到后周，封建政府雕版刊印了儒家经书，这是我国官府大规模印书的开始，印刷中心：成都、开封、临安、福建阳。 北宋平民毕发明活字印刷，比欧洲早400年 第四次信息革命是电报、电话、广播和电视的发明和普及应用。 世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的变革，实现了金属导线上的电脉冲来传递信息以及通过电磁波来进行无线通信。 1837年美国人莫尔斯研制了世界上第一台有线电报机。电报机利用电磁感应原理(有电流通过，电磁体有磁性，无电流通过，电磁体无磁性)，使电磁体上连着的笔发生转动，从而在纸带上画出点、线符号。这些符号的适当组合(称为莫尔斯电码)，可以表示全部字母，于是文字就可以经电线传送出去了。1844年5月24日，他在国会大厦联邦最高法院议会厅作了“用导线传递消息”的公开表演，接通电报机，用一连串点、划构成的“莫尔斯”码发出了人类历史上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹！”实现了长途电报通信，该份电报从美国国会大厦传送到了40英里外的巴尔的摩城。 1864年英国著名物理学家麦克斯韦发表了一篇论文(《电与磁》)，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，都是以光速传播的。 1875年，苏格兰青年亚历山大.贝尔发明了世界上第一台电话机，1878年在相距300千米的波世顿和纽约之间进行了首次长途电话实验获得成功。 电磁波的发现产生了巨大影响，实现了信息的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般的涌现：1920年美国无线电专家康拉德在匹兹堡建立了世界上第一家商业无线电广播电台，从此广播事业在世界各地蓬勃发展，收音机成为人们了解时事新闻的方便途径。1933年，法国人克拉维尔建立了英法之间的第一条商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展。 1876年3月10日，美国人贝尔用自制的电话同他的助手通了话。 1895年俄国人波波夫和意大利人马可尼分别成功地进行了无线电通信实验。 1894年电影问世。1925年英国首次播映电视。 静电复印机、磁性录音机、雷达、激光器都是信息技术史上的重要发明。 第五次信息技术革命是始于20世纪60年代，其标志是电子计算机的普及应用及计算机与现代通信技术的有机结合。 随着电子技术的高速发展，军制、科研、迫切需要解决的计算工具也大大得到改进，1946年由美国宾夕法尼亚大学研制的第一台电子计算机诞生了。 1946~1958年第一代电子计算机 1958~1964年第二代晶体管电子计算机 1964~1970年第三代集成电路计算机 1971~20世纪80年代第四代大规模集成电路计算机 至今正丰研究第五代智能化计算机
近代以来世界的科学发展历程.doc
近代以来世界的科学发展历程 考点提示 近代科学技术 （1）经典力学、相对论、量子论 （2）进化论 （3）蒸汽机的发明和电气技术的应用 知识清单 知识梳理 一、物理学的重大进展 （一）近代自然科学产生的背景 经济基础——资本主义经济发展，生产经验的积累。 思想准备——文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。 个人因素——科学家具有科学精神。 （二）经典力学 1、伽利略——意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家。 （1）主张：为了解自然界，必须进行系统地观察和实验。 （2）通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。 （3）通过实验，发现了自由落体定律等物理学定律，大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念。 （4）开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学，为牛顿经典力学的创立和发展奠定了基础，被誉为近代科学之父。 2、牛顿——17世纪英格兰伟大的物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家。 （1）牛顿在其经典著作《自然哲学的数学原理》一书中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律。把地球上的物体运动和天体运动概括到同一理论之中，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。 （2）牛顿经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功的范例。 （3）数学方面，牛顿是微积分的发明者之一。另外牛顿还发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。 （三）相对论的创立： 1、背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的新问题。20 世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出相对论。 2、内容：包括狭义相对论和广义相对论。 狭义相对论——物体运动时，质量随着物体运动速度增大而增加，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
无线电导航的发展历程
1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率0.1一1.75兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为0.2一0.4兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。
收音机的百年辉煌发展史
收音机的百年辉煌发展史 收音机是凝聚着太多的东西，她是一部辉煌的科技史，是一部繁复的社会史，也是一部精美的艺术史...... 收音机的出现 在1844年，电报机被发明出来，可以在远地互相通讯，但是 还是必须依赖导线来连接。而收音机讯号的收、发，却是「无线电 通讯」；整个无线电通讯发明的历史，是多位科学家先后研究发明 的结果。 1888年德国科学家赫兹(Heinrich Hertz)，发现了无线电波 的存在。1895年俄罗斯物理学家波波夫(Alexander Stepanovitc h Popov)，宣称在相距600码的两地，成功地收发无线电讯号。 同年稍后，一个富裕的意大利地主的儿子年仅21岁的马可尼( Guglielmo Marco ni)在他父亲的庄园土地内，以无线电波成功地进行了第一次发射。 1897年波波夫以他制做的无线通讯设备，在海军巡洋舰上与陆地上的站台进行通讯成功。 1901年马可尼发射无线电波横越大西洋。 1906年加拿大发明家费森登(Reginald Fessenden)首度发射出声音，无线电广播就此开始。 同年，美国人德．福雷斯特(Lee de Forest)发明真空电子管，是真空管收音机的始祖。
之后，又有改良的半导体收音机（原子粒收音机）、电晶体收音机出现。 收音机发展史上的几件大事 1923年1月23日，美国人在上海创办中国无线电公司，播送广播节目，同时出售收音机，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机。 1953年，中国研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放市场。 1956年，研制出中国第一只锗合金晶体管。 1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。 1965年，半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。 1980年左右是收音机市场发展的高峰时期。 1982年，出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出OTL电路的收音机。 1985年至1989年，随着电视机和录音机的发展，晶体管收音机销量逐年下降，电子管收音机也趋于淘汰。收音机款式从大台式转向袖珍式。 直到现在，科技越来越发达，收音机的更新换代也很快。 发展中的第一个阶段 时间：出现到20世纪初 19世纪四十年代，是电气的广泛应用的时代。 主要的成果有：第一，新能源的大规模应用， 如电力，煤炭等。第二，内燃机的发明解决了 长期困扰人类的动力不足的问题。第三，第三， 通讯工具的发明。收音机的出现也是关乎于这 个时代。刚开始出现的收音机在形态上都是比
中国科技发展历程
中国科技发展历程 古代中国——科学技术成就辉煌 中华民族的科技活动有着悠久的历史，曾经为人类发展作出过巨大的贡献，并且在16世纪中期以前一直处于世界科技舞台的中心。早在距今3300多年以前的甲骨文中就有有关日食的记载。距今2500年以前的战国时期问世的《考工记》准确地记载了六种不同成份的铜锡合金及其不同用途。公元1世纪初期的西汉时期，中国人发明了造纸术，公元105年左右中国科学家蔡伦又改进和提高了造纸技术，从而使造纸技术在中国迅速推广开来。公元3世纪左右，中国人发明了瓷器，这一技术在11世纪传到波斯，由那里经阿拉伯于1470年左右传到意大利以及整个欧洲。到唐朝，中国科学家发明了火药，并在公元9世纪首次将其用于战争之中。在11世纪中期的宋朝，中国科学家发明的指南针和活字印刷技术得到了广泛的应用。15世纪中期，中国医学家时珍所著的《本草纲目》成为中国古代医学发展的集大成者。到此时为止，中国古代科学的发展达到了顶峰时期，四大发明已经先后登上了历史舞台。著名英国科学家约瑟博士认为，中国“在3世纪到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，现代西方世界所应用的许多发明都来自中国，中国是一个发明的国度。 由于从明代14世纪60年代末始以来，中国对外长期实行“闭关锁国”政策，影响了近代科学技术在中国的传播和发展，并使之处于相对停滞状态。 与此同时，欧洲成为现代科学的发源地，生产力突飞猛进，科学技
术获得迅速进展。中国逐渐拉大了与世界先进国家的距离。 近现代中国——科技发展历经曲折 在近代历史上，积贫积弱的中国不仅在科技发展上乏善可，而且自1840年鸦片战争以后还逐步沦为半殖民地半封建的国家。一个有着光辉灿烂历史的文明古国就这样退出了世界科技舞台。 19世纪中叶，一批向西方寻求救国真理的中国先行者，倡导科学救国、教育救国，主学习西方的先进科学技术。 于是中国开始有了出国求学者。1847年，来自香山南屏镇的容闳来到美国，3年后，他考入耶鲁大学。1854年，他又以优异的成绩从这所大学毕业，成为历史上毕业于美国大学的第一位中国人。1872年至1875年，清朝政府先后派出四批共120名青少年到美国留学。1905年，中国废除了科举制度，清政府举行了第一次归国留学生考试。这些归国人员为引进西方的先进科学技术发挥了一定的作用。 1911年10月10日，在武昌爆发了辛亥革命。在革命先行者领导下，终于推翻了延续两千多年的封建专制帝制，中国走向。 是近代中国主科学救国的先驱。但是，20世纪前叶的中国，动荡不安，科学技术事业发展的物质条件极差，所以发展依然很缓慢。 第一次世界大战结束后，为反对“巴黎和会”上帝国主义列强强加给中国的不平等条约，1919年5月4日，中国爆发了伟大的爱国救亡运动，即“五四运动”。“五四运动”提倡与科学，为中国近代科学的诞生扫清了道路。当时的留美学生元任、任鸿隽、铨、胡适等在美国发起组织了中国科
北斗卫星发展历程
中国北斗卫星导航系统发展历程 相信在座的大部分都只知道北斗时中国的导航系统，但并没有深入的了解，那中国北斗卫星导航系统是如何发展到如今的地步呢？ 中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 2017年11月5日，中国第三代导航卫星顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。 卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显着的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。 2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布，北斗导航业务正式对亚太地提供无源定位、导航、授时服务。 2013年12月27日，北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开，正式发布了《北斗系统公开服务性能规
信息技术与课程整合十年发展历程概览
信息技术与课程整合十年发展历程概览
信息技术与课程整合十年发展历程概览 从2000年至今,我国基础教育信息化取得了一系列成就与长足发展,具体表现在“校校通”工程、农村中小学现代远程教育工程、“班班通”工程、国家贫困地区义务教育工程等大规模项目和工程的实施;硬件设施建设日渐完备、软件资源建设日益丰富、信息技术与课程整合认识备受重视等信息技术与课程整合环境的建设与完善;教师教育技术培训、教师技能大赛、信息技术与课程整合优质课大赛、现代教育发展论坛等促进信息技术与课程整合内涵发展及理论提升 的相关活动举办;教师应用信息技术的意识提高、教师应用信息技术能力加强、学生信息素养提升等效果日益明显。 ●发展历程 概览十年来的发展,我们将信息技术与课程整合的发展分为四个阶段。 1.多媒体的到来 我国在上世纪90年代就开始了信息技术与课程整合的研究,到2000年也积累了很多经验。但是这段时间的发展也存在明显的不足和问题,没有形成良好的信息技术与课程整合氛围,一些学校和地区仅仅停留在视听教学的硬件本位时代;缺乏信息技术与课程整合的理论及方法指导,教师应用信
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无线电导航的发展历程
无线电导航的发展历程 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开 始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率一兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为一兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入 研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有 多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NAV-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与);突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。
科学技术发展史论文
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
无线电导航的发展历程.
1.无线电导航的发展历程 无线电导航是 20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信,而第二个应用领域就是导航。早在 1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备,即振幅式测向仪,称无线电罗盘(Radiocompass,工作频率 0.1一 1.75兆赫兹。 1929年,根据等信号指示航道工作原理,研制了四航道信标,工作频率为 0.2一 0.4兆赫兹,已停止发展。 1939年便开始研制仪表着陆系统 (ILS,1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异 (Gee, 工作频率为 28一 85兆赫兹。 1943年,脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰 A(Loran-A投入研制, 1944年又进行近程高精度台卡 (Dessa无线电导航系统的研制。 1945年至 1960年研制了数十种之多, 典型的系统如近程的伏尔 (VOR、测向器 ( D ME、塔康 (Tacan、雷迪斯特、哈菲克斯 (Hi-Fix等 ; 中程的罗兰 B(Loran-B、低频罗兰 (LF-Loran、康索尔 (Consol等 ; 远程的那伐格罗布 ((Navaglohe、法康 (Facan、台克垂亚 (Dectra、那伐霍 (Navarho,罗兰 C(Loran-C和无线电网(Radionrsh等 ; 超远程的台尔拉克 (Delrac和奥米加 (Omega与。奥米加 ; 空中交通管制的雷康 (Rapcon、伏尔斯康 (VOLSCAN、塔康数据传递系统 (Tacandata-link 和萨特柯 ((Satco等,另外还有多卜勒导航雷达 (Doppler navigation tadar, 这期间主要保留下来的系统如表 1 表 1主要地基无线电导航系统运行年代表 1. 1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后, 义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN、赛里迪斯 (SYLEDIS、阿戈 (ARGO、马西兰 (MAXIRAN、微波测距仪(TRISPONDER 以及 MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST 等等 ; 中程的有罗兰 D (Loran-D和脉冲八 (Pulse8等 ; 远程的恰卡 (Chayka;超远程的奥米加 ((Omega 与 ; 突破在星基的全球导航系统,还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导
无线通信的发展历程
无线通信系统的发展历程与趋势 现代无线通信系统中最重要的两项基础是多址接入（Multiple Access）和双工（Multiplexing）。从1G到4G的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进。 多址接入技术为不同的用户同时接入无线通信网提供了可能性。给出了三种最典型的多址接入技术：FDMA、TDMA和CDMA的比较。 双工技术为用户同时接收和发送数据提供了可能性。两种最典型的双工技术：FDD模式和TDD模式。 中国无线通信科技发展史和未来走向范文 当今，全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通信保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象；二是宽带无线通信技术热点不断，研究和应用十分活跃。 1 无线通信技术的发展历程 随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短
波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150MHZ VHF单工汽车公用移动电话系统MTS。 第二阶段为50年代到60年代，此时频段扩展至UHF450MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。 第三阶段为70年代初至80年代初频段扩展至800MHZ，美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。 第四阶段为80年代初至90年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个人通信业务方向迈进；此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行。 第五阶段为90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过渡问题在内。 2 第一代无线通信系统 采用频分多址（Frequency Division Multiple Access）技术组建的模拟蜂窝网也被称为第一代（First Generation，下称1G）无线通信系统。这些系统中，话务是主要的通信方式。由于采用模拟调制，这些
我国无线电导航的发展现状与对策浅析
我国无线电导航的发展现状与对策浅析 摘要在过去的五十年里，我国的无线电导航技术得到了飞速的发展和进步，无线电导航业务也在不断发展，一个空白阶段逐渐发展到今天的无线电导航系统工程，为中国的航空、航海、国防、经济等方面的发展做出了巨大的贡献。本文对我国无线电导航系统的发展进行了深入的探讨和分析，并提出了我国无线电导航的相关建议和对策。同时，对未来无线电导航的发展前景也作了展望。 关键词无线电导航；发展；回顾建议 前言 无线电导航系统安装在车辆的导航设备和地面或卫星导航站，获得导航信息通过之间的无线电信号传输和通信导航设备和导航，表明承运人或实时位置的位置，以便完成导航任务。无线电导航在航空、导航、航空航天等领域得到了广泛的应用，在陆地交通、工农业生产、大地（海洋）勘探调查、旅游勘探、科学研究等诸多方面发挥着越来越重要的作用。 1 导航技术的概念 所谓的导航是指将载体从一个地方引导到另一个地方的控制过程。现代导航技术的应用必须选择导航方案，通过选择具有高可靠性和高精度的导航设备来完成导航。导航系统构成导航系统，对各种导航元素进行处理，并提供定位信息，实现正确、可靠的导航。导航可分为无线电导航、惯性导航、天文导航、多普勒导航和仪器导航。主要方法是角度测量和距离测量[1]。 2 我国导航系统发展历史和现状 20世纪50年代以后，随着我国国防建设和经济社会的进步，无线电导航技术的发展给中国的国防建设带来了巨大的推动，特别是在国防建设方面，无线电导航技术已成为发展需求的主力军。同时，无线电导航技术在我国导航技术发展的速度和水平上也起着决定性的作用。根据我国的发展，无论是在战略或策略还是设备取得了前所未有的进展，中国航空、航海武器的装备发展水平已经提升，与此同时，在航行保障环节就导航系统提出了更高的要求和标准，进而给我们国家的飞机以及军舰在不同地区以及阶段航行过程中，可以掌握自己的地位提供了保证。无线电导航系统具有多种组成部分，各组成部分相互协调配合，是地面无线电导航技术的核心内容；自主导航系统发挥辅助作用，配备完整的导航混合系统系统，实现了在航行标准不同阶段的军事和民用航空导航技术的用户。然而，这一制度有一定的局限性，只有军事导航发挥了重要作用，但也受到传统观念的束缚，在一定程度上制约了航行要求的提高和发展，从而使新技术的研究与发展以及导航设备产生了一定的影响。此外，与先进的国家导航技术相比，我国的无线电导航系统仍存在一定的差距[2]。
认知无线电的发展历程与现状
认知无线电的发展历程与现状 认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互 信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing )和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配(DSA dynamic spectrum allocation )和频谱共享(Spectrum Shari ng )。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Sha nnon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz 左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1. 认知无线电的发展历程
科学技术发展史
科学问题在科学研究中的地位如何？ 科学问题指：一定时代的科学认识主体，在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而尚未解决(且有可能解决)的矛盾或疑难。它包含一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。科学问题的提出，并不是孤立的，而是有结构的。它蕴涵着问题的指向，即科研的目标和求解的应答域。问题的指向是指问题的现状和性质，求解目标是指求解的方向和要求，应答域是指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这个域限之中。 科学研究的过程是一个提出问题、解决问题并推广应用的过程。可见，问题是科学研究的起点，并贯穿于整个研究过程。旧的问题解决了，又引入了新的、更深刻的问题。因此，善于和勇于提出科学问题，用科学批判和理性质疑的科学精神去审视旧的科学问题，充分发挥想象力去提出新的科学问题，尤其是提出大跨度、综合而复杂的重大交叉科学难题就显得更有意义了。 问题是从已知通向未知的桥梁。人们认识事物，总是由不知到知，由知之较少到知之较多。科学研究的过程，可以说就是从已知出发提出问题进而探求未知的过程，对于从事科学研究的人(个人或集体)来说，是否善于发现问题和科学地提出问题是衡量其科学研究能力的一个重要标志，甚至可以说是最重要的标志。问题的提出，问题不断的解决、不断的再生，表示科学的前沿在不断地向前推进，表示人类的认识在不断地从已知向未知推进。科学研究始于问题，最终目的是要解决问题，可以说没有问题就没有科学研究，也就没有科学的进步。 技术与科学有哪些区别？ 技术是将科学知识应用于实际目的。相反，技术是应用科学。技术涉及使用工具以及研究特定科学的知识。技术与设计的综合有关。虽然科学涉及理论和研究结果，但技术却非常关注过程。技术必须使其流程正确地在应用科学领域取得进步。科学和技术之间的另一个重要区别是科学涉及观察和实验，而技术则涉及发明和生产。工具及其生产的发明是技术的方面。 科学是“知识和实践活动，包括通过观察和实验系统地研究物理和自然世界的结构和行为。科学可以称为系统知识库。科学是对物理学，化学和生物学等各个学科的研究。科学涉及观察和实验。科学更关注分析。科学涉及理论及其发现。科学这个词被解释为通过实验和观察获得知识的系统，以便阐明自然现象。 区别： 1. 科学可以被定义为通过各种观察和实验收集关于某一主题的知识的有组织的方式。技术是用于不同目的的科学定律的实际用法。 2. 科学只不过是探索新知识的过程，而技术则将科学知识付诸实践。 3. 科学对于获得有关自然现象及其原因的知识非常有用。相反，技术可能是有用的或有害的，即技术既有利也有祸害，如果以正确的方式使用，它可以帮助人类解决许多问题，但是，如果它被错误地解决了使用，它可以导致整个世界的破坏。 4. 科学仍然是不可改变的; 只增加了进一步的知识。相反，技术变化很快，从某种意义上说，以前的技术不断改进。 5. 科学强调发现，就像事实和自然规律一样。与技术不同，重点放在发明上，例如开发最新技术，以减轻人类的工作。 6. 科学是研究自然和物理世界的结构和行为，创造前提。相比之下，技术涉及将这些前提付诸实践。 7. 科学关注的是分析，演绎和理论发展。另一方面，技术基于设计的分析和综合。 8. 科学用于预测，而技术简化了工作并满足了人们的需求。 试述科学理论评价的标准
认知无线电的发展历程与现状
认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知（Spectrum Sensing）和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配（DSA：dynamic spectrum allocation）和频谱共享（Spectrum Sharing）。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。 关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Shannon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1.认知无线电的发展历程 认知无线电的概念是由Joseph Mitola博士在1999年提出的，他认为认知无线电可以使SDR从预置程序的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理，并在论文中描述了认知无线电如何通过无线电知识表示语言（RKRL）来提高个人无线业务的灵活性。2004年Rieser支出认知无线电不一定必须有SDR的支撑，他提出基于遗传算法的生物启发认知模型更适用于可快速部署的灾难通信系统。该认知模型可对无线电系统的物理层和MAC层烦人演进建模，主要由三部分组成，包括用于监听无线环境，进行信道建模的无线信道遗传算法（WCGA）、演进并自适应无线环境的无线通信遗传算法（WSGA）和根据无线电信道模型和无线电参数，监视并改变系统的状态，以决定如何适应无线电的认知监视系统（CSM）。 2003年5月，FCC召开了无线电研讨会，讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。并且对从频谱管理的角度出发对认知无线网进行了官方定义，认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射参数的无线电设备。针对频谱利用率低的现状，FCC提出采用认知无线电技术实现“开放
北斗导航系统发展史
北斗导航系统发展史 摘要：2016年6月12日，中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务，为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统，北斗与俄罗斯的GLONASS，美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。虽然在这四大导航系统中，北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。北斗已经同高铁一样，成为中国在世界上一张亮眼的名片。回顾北斗系统发展的历程，不仅能让人体会到个中艰辛。更能为我国科技建设提供值得参考的经验。 1. 全球卫星导航系统的起源 1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。这颗卫星的构造非常简单，只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。但在当时，这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现：由于卫星与地面之间有着相对运动，接收到的电磁波信号存在多普勒频移。如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线，就可以计算出卫星的运行轨道。但是反过来，如果已知了卫星的运行轨道，就能通过多普勒算出用户的位置，这就是卫星导航系统的最初构想。 如何在茫茫大海上定位军舰，对于美国海军来说一直是个大问题。在苏联发射第一颗卫星之前，海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统，船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差，就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。再利用另外两个发射台，可以将位置确定在另一条双曲线上。通过计算出双曲线的两个交点，采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。相较GPS，罗兰系统的作用范围有限（最远2000km），定位精度低（百米级），而且只能提供二维定位，在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。美国海军敏锐地意识到使用卫星定位的巨大潜力，于1958年起与美国国防部高级研究计划局（DARPA）共同进行了对海军导航定位系统（NNSS）的基础研究，并成功开发出了世界上第一个卫星导航系统----子午（Transit）卫星系统。子午卫星系统一共包含六颗通过极地的卫星，只能够提供精度较低的二维定位，而且每次定位的时间长达30-110分钟，从现在看来应用价值不高，但是子午卫星系统验证了构建卫星导航系统的可行性，而且该系统的许多想法对于GPS的开发、应用有着相当重要的借鉴意义。 在子午卫星系统的基础上，美国国防部于1973年4月提出了研究更加先进的新一代导航定位系统的想法，这就是全球定位系统（GPS）。经过20年的建设，至1993年已经建成实用的包含24颗卫星的GPS星座。相比子午卫星系统，GPS提高了卫星数量、采用了更加先进的计时设备、同时将之前采用的多普勒定位方法改进为基于伪随机测距码的定位方法，能够提供实时、精确的导航服务。而且通过覆盖全球的GPS卫星星座，GPS能够在世界任何地方提供全天候的导航、授时服务。在美国宣布要研制全球导航卫星系统以后，当时冷战的另一方苏联紧追不舍，也提出了建设导航卫星系统的设想，在80年代初开始建设与GPS 类似的GLONASS系统，并最终于1995年建设成拥有24颗卫星的完整系统。 2. 为什么要发展自主导航系统： 当前，GPS占据了全球导航定位市场的绝大多数份额。一提到导航定位，人们首先想起的就是GPS。经过多年的发展，GPS系统在市场上已经形成了一整套成熟、廉价的解决方案。那么既然已经有了这样一套现成可用的卫星导航系统，为什么我们还要不惜耗费那么多人力、物力重复建设我们的北斗导航系统呢？ 回到GPS系统上，根据伪随机码序列的不同，GPS播放的信号可以分为C/A码（民用），P码（军用）。P码的定位精度高于民码，但是只有授权用户才能使用。在第一代的GPS系统中，由于采用C/A码的民用定位精度远高于美国技术人员的预测值。为了保护美国的国家安全，美国于1984年采用了选择可用性技术（Selective Availablity），这项技术通过向卫星播发的电磁波施加干扰，限制了非特许用户的定位精度。虽然在其后的第二代GPS系统中，美国取消了这项政策。但是民用GPS信号的精度相比军用还是相差巨大。而且，在冲突或者紧急情况下，如果美军再次采用SA技术在GPS民码中引入干扰或者直接