从定位原理的角度看,GPS和北斗1有什么区别?

http://www.guokr.com/question/506301/#answer576828 中提到“如果说从手表只接受授时信号不发射信号的角度来说, 确实从电波表的原理上,是没有办法定位,GPS就是个典型例子(北斗不是)”,这里,GPS和北斗有什么区别啊?

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9个答案
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啥也薄试远洋航天测控工程师

2013-10-15 09:38

北斗一号的技术,据说是美国在建设导航系统时,放弃了的一种技术,这是因为不符合美国的全球战略思想,按照网上的说法,先贴出来:

用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟:即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

不难看出,实际上北斗1并不具备真正意义上的定位能力----坐标和高程,它是基于已有的电子地图(包括地形地貌高度等)推算出来的。曾经有过一个段子,就是地震时,山移位了,定位下来,明明在山脚,可是数据显示自己就是悬在半空中了,因为这个地方记录的数据,只表明这里是座山,有高度的山。如果这个数据和自动化系统结合的话,那就是个大bug,甚至会导致灾难。

至于我说的北斗可能被侦查出来,也是上面有说了,在定位过程中,手持终端是需要向卫星发射申请信号的,而且是针对同步卫星发射,那么功率就无法很小。每隔一段时间又需要重新申请定位,这当中又有数据交换,可想而知,等于带了一个发报机在那里啊。只要知道你信号频率,就有可能被截获,从而知道你的位置,无法隐蔽行动。
当然,这个功能用来发短信息,确实是一个优势,等于建立了一个简单的窄带的数据链。但是也有一个问题,一旦定位中心出现问题,那么就全部歇菜,如果定位请求突然井喷,按照当时北斗1未建成时,给我们授课的专家讲,这个定位时长就不是1秒,而可能是1分钟或更长,实时性就很差了,对高速目标来讲,尤其用在飞机或导弹上,那就没有意义了。北斗1对舰艇定位最佳,因为水面目标几乎没有高程一说,且速度慢。另外,北斗1的每小时容纳用户是54000,每秒是150户,而GPS理论上的用户是不受限制的。所以说北斗1用于民用是不够的,用于军事也是不行的。北斗2就结合了GPS和北斗1的优点,应该会更好。
通常的GPS系统只接受卫星的信号,无任何发射,是一种静默状态下的被动式的定位,安全性上就很有保障了,这个和长波电台定位是类似的。这个在百度等里面讲的够详细的了。

给个小图,中间是地球,两个弧线是卫星确定出来的等距线,交叉点即你的位置。因为我国是北半球国家,所以南部的交叉点可以忽略。

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北斗
用户:告诉我我在哪
卫星:你先喊一声让我听见
GPS
抬头看一眼头上的卫星 算一算
哦 原来我在这里

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zxtf模式识别硕士

2013-10-16 09:12

这是没办法的,GPS再好用,也是美国人的,说停就停了。北斗是不得已而为之,北斗强调地面站的作用,当年也是为了通过地面站差分技术修正以增强定位精度;如果仅做到GPS民用水平,终端被动定位技术并不很难;但是 ,用于军用,北斗1的被动定位精度就不够了。而且,还牵涉到管控的思考,也是地面站参与定位的出发点之一。

GPS的定位精度,也没有楼上夸得那么棒,我在N年前就用GPS纯被动定位测过,车明明在一个大桥上(还是利用特权静止地停在桥中央),但实际算出来的定位点往往在30~60米半径内晃动(不是和地图比,大桥这种有战略意义的点,地图上标的位置都是错的)。

GPS的定位能力,也受限于同时能联上的卫星。一般情况下,三星可定位,四星可定高,更多的星可以校精度。

GPS的终端技术也不要以为有多复杂,北斗1的做法只是出发点不同,并不完全是技术能力问题。GPS终端就是计算差距而已,并不复杂。每个GPS卫星都有编号的,都是同步定轨的,也就是说它笼罩的区域也是固定的,而GPS卫星发出的信号主要就是它的编号和时序信号,终端只要比较一下同时收到的不同编号的卫星之间的时差就能计算出终端位置离这两个卫星的长度差异,而卫星之间的距离是固定的,每颗卫星相对地球的位置也是固定的。稍微有点几何知识就能理解,三角形,已知一条边的长度和这条边上两个端点的位置,又知道另两条边的长度差异,那就能得出一个垂直于已知边的圆,也就是三角形的另一个点的位置了。以此类推,如果有三颗星,终端就能得到3个距离差,得出三个圆,三个圆在空间里的交点就是这个终端的位置了,再转换成地球的经纬度即可。这时候算海拔理论上好像是可以的,但实际运用中一般4颗星的时候才能算海拔,超过4颗星的部分都是用来进步校准精度的。

而且北斗能在地面站计算位置,就能在终端上计算,如果说和地图匹配,这个就只是地图信息的开放程度了,有经纬度,就看你愿意匹配到什么级别的地图而已了。

所以不要把GPS想像的技术水平太高,当然GPS的卫星是不错的,但也不是什么新货了,不过好像听说美国要推下一代GPS了,那个玩意儿应该有更多的新技术。

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北斗1主要目的还是抢伽利略的波段。。。

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原理完全不同 北斗一代使用的是有源定位技术 强调地面站作用 但实际上则是用来占位置占频段的低端货 非常没有节操 但是却取得了极大地战略优势
北斗二代和GPS一样 使用无源定位 但保留短报文通讯功能

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月夜魔术师航空工程研究生

2013-10-15 20:08

北斗是通过终端卫星和地面站的多次往复通信来定位,而GPS的所有运算都在用户终端上,这是最主要的区别。

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北斗1是有源定位,向定位本身就得发射信号,所以军事意义不大,技术落后,成本低。
GPS是无源定位,只需要接收信号就好了,不会因此暴露目标。
现在正在建设的北斗挺好了,类似GPS的原理,但其实还是有差距的,市场化推广也比较难。

0 1

根据当年做毕业论文的时候参考的一些资料,GPS是被动接收式的,只要有超过3颗以上的GPS卫星的信号就能定位,4颗可以确定海拔,数量越多精度越高。

北斗是主动询问式的,定位前要与北斗卫星进行通讯,然后才能定位。

0 27

北斗终端可以支持短信功能,so 北斗终端是发射信号的,换句话说,北斗基站是可以定位终端的。再so,用北斗,没自由。

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