文章导读:
太空中 GPS 能定位吗
GPS是能在太空中用的,而且精度很高。
首先,GPS是什么?
GPS(Global Positioning System)全球定位系统始于20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。理论上,24颗GPS卫星在离地面2万公里的高空上,以约12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点(98%)都可以同时观测到4颗以上的卫星。这样根据三维空间定位原理,就足够实现定位(4颗卫星构建四个方程组解决四个未知数:三维坐标和接收机钟差信息)。后来经过扩展,它的卫星数稳定在32颗左右,它们分布在6个平面上,轨道倾角为55度,达到最优设计。由于卫星的寿命长短不一,美国每年都会发射一些卫星更新这个系统。
GPS信号包括两种,一种是普通民用码,所有的接收机都能用;另一种是军码,不用解释了,除了美国和它的盟友,其他人不要想了。这两个精度差多少,百倍左右,你的手机和车载导航软件里,用的就是普通民码,所以你的精度是定到某条街上。
第二,GPS定位在近地空间能干什么?
它的应用实在太广泛了,因为它是一种无源定位系统。简而言之的原理就是只要你有一个接收机,能接收到它的信号(低于它的轨道高度,20200千米左右,GPS信号都是指向地球发射的),从理论上讲可以容纳无限个接收机工作,任何一个接收机如果有至少四颗卫星信息就可以定位。所以它的应用可谓从天到地,题主关心的太空,在低轨空间是完全没有任何问题的!下图是欧空局的GOCE(做地球重力与全球洋流的)卫星用GPS定位示意图:
低轨(轨道高度1000千米)是应用最广泛的太空领域,人类的地球观测卫星(各种资源卫星、科学研究卫星比如重力、磁场、洋流、几乎所有的间谍卫星)都处在这个高度范围内,用这个是妥妥的。大致的低轨卫星定位原理是什么呢?
这是我做报告的PPT截图,大概意思是为了确定低轨卫星的轨道:你要有一个高大上的星载GPS接收机(没有几个国家搞得到),很多星上辅助仪器数据(星敏感器、加速度计等等),加上对地球进行各种复杂动力学建模(重力场、海洋潮汐、太阳光压、地球固体潮、地球大气潮、三体引力等等),加上工程实践的各种算法中补偿措施,再加上工程实践的经验模型,最后可以算出低轨卫星的轨道,然后打个激光检验一下就知道自己算的精度啦。这应该就是题主说的太空应用,也是GPS在太空的绝大多数应用。
第三,这个应用的精度有多高?
目前的科研进展是,给单个卫星定轨道的精度是实时30厘米/事后定位2厘米左右,这是个什么概念呢?低轨卫星的飞行速度在7000m/s以上,地面上的声速的20倍以上,世界最快飞行子弹(狙击步枪)速度的7倍以上,2厘米的精度是不是很震撼?而且是连续定位,每时每刻都能有很精确的轨道,要知道这些低轨卫星离GPS可是2万公里以上的!
远不止如此,对于编队飞行的卫星,可以形成独特的双差基线,GPS辅助编队卫星的定位精度会大大提高,达到0.5毫米级别(用星上单向的高频精度为微米级的雷达检验),这个世界记录目前就是我们组保持的。这是个什么概念,如果让两只蚊子共同跳一个华尔兹,一只蚊子在荷兰首都阿姆斯特丹,另一只蚊子在法国首都巴黎,这个精度足够帮它们校正同步动作了。下面是欧洲和美国最近几个任务做出的结果(来自我的科研课题)。
这些精度能满足什么呢?所有类型低轨卫星的精密轨道确定,轨道转移机动,空间交会对接,人类所有的载人航天任务都可以用到,而且GPS带来的精度提高是质变!但很不幸,这些所有的应用必须基于军码,民码根本不可能!
第四,这个的意义是什么?
轨道精确的意义自然不用说,所有的对地观测仪器都需要精确知道它们的位置才能反推并应用它们的数据,否则同样一组数据,你弄不清楚测的到底是北京的还是天津的,还有什么意义?GPS的出现,极大提高了人类的低轨卫星定轨精度,直接往厘米级别冲。
科学应用,举一个最简单的例子,GPS定位的重力卫星因为本身轨道精度大大提高,反向把地球重力场模型精度提高了100倍以上。
军事战略应用,呵呵,美国这么多间谍卫星,动辄拿出吓死人的地面分辨率,能看清车牌能看清一根香烟。试问一句,离了上面精确的轨道可能做到么?
军事战术应用,要知道那是给低轨卫星用,就已经达到了厘米级精度,如果给导弹、战车、单兵、飞机全部都装上会有什么特效?事实上,目前美国基本所有的武器,凡是有导航要求(需要知道自己位置)的,全部都装了GPS。那些夸张精度、战斗力惊人的导弹和炸弹,都有GPS在给出它们位置帮助制导校正,保驾护航。看这个MK-82激光/GPS制导炸弹,GPS天线妥妥的在上面。
这是一个很大很大的棋!
第五,既然GPS是无源定位,理论容量无限,我们为啥还搞北斗?
1. 美帝不会给你接收机的,因为GPS是美国军方搞得也是军方控制的,所有的核心芯片只有美国人能做出来且极其严格保密。所以民用的,拿出来赚钱;军用的,包括低轨卫星上用的,再见,呵呵!即便是欧洲,上面提到的卫星上用的GPS接收机,基本都来自美国航空航天局的喷气推进实验室,绝对垄断。
什么软件虚拟定位好用
有很多。
微商营销定位加人、神行者、天下游、位置修改器、位置伪装大师、虚拟定位助手、伪装定位、定位模拟器、虚拟定位精灵、微商虚拟定位、大牛模拟定位、模拟定位软件、qq虚拟定位软件、超级神行者等。
虚拟定位软件支持全球手机虚拟定位、虚拟定位软件还有微信朋友圈定位修改等功能。
我们手机的定位用GPS,那么航天器远在太空,我们如何定位呢?
在我们现代社会,我们的手机全部都有GPS定位系统,无论你处在哪一个角落,总有那么几个卫星可以定位得到你的位置,基本上只要有手机在身上,我们根本不害怕自己找不到方向。那么当我们把时间退回几个世纪以前,我们的老祖宗们是如何对自己的方向,或者是行车行船的方向进行判断的呢?古人还是非常有智慧的,他们在漫长的时间里学会了看日月星辰的运行来确定方向,通过水流和飞鸟的方向来判断位置,到了后期通过指南针等一系列原始的工具来确定自己的方位。那么到了现在,如果把你放在一个深山老林里,想必很多人是无法走的出来的。
那么现在人类科技的发展已经可以让人不会走丢了,可是我们发射到天空上的那些航天器,我们又要如何对它进行定位呢?因为我们发射到外太空的卫星,它的信号覆盖范围也是有限的,不可能说是能够覆盖整个宇宙,现在我们人类开始对外太空的探索,比如说发射的火星探测器,月球探测器,这些探测器一旦超过了卫星定位的区域,我们人类就无法掌控它的位置信息。那么针对这种情况,人类的现有解决方法是利用地球和宇航员的配合来完成,首先地球上会给飞船做一个大致的定位,那么宇航员就要凭借自己受伤的六分仪来判断自己的行进角度和方向。有意思的是,这种六分仪其实和当初航海家们在大海上使用的六分仪如出一辙,现在的人类就有点像当初勇闯海洋的人类,运用自己的智慧用最原始的方式定位。
那么这种方法还是还是针对一些近地的行星,如果说人类有朝一日想要穿越太阳系,那么我们就必须精准的知道我们的飞行器要如何穿越,必须要有太阳系的地图,要避开随时可能发生的一些危险,才能够完成这一项艰巨的任务。针对这一个情况,人类又开发出了一套深空网络,在这套网络中人类采用了多个定位器,分布于地球上的各个角落,这些信号器无时无刻的向飞船发射信号,然后根据飞船的回馈来确定飞船的位置,飞行速度,信号传输的次数越多所得到的位置信息就越精准。
但是这一切都建立在不会失联的情况下,如果飞船和地球失联,那么飞船就可能会丢失自己的位置,所以人类就正在研究一种深空原子钟,即便是飞船与地球失去了联系,飞船也能够依靠它来找到自己的位置。它的大小不大,就是大概冰箱那个大小,方便宇航员们带上飞船,它的能力应该是比我们现在最精准的GPS还要精准那么五十倍,可想而知这个东西在我们人类的宇宙探险中将会起到非常重要的作用。人类的宇航事业可以说是正在起步,人类的目标也不仅仅是太阳系,所以太空定位系统的进步也就意味着人类航空航天事业的进步。
全球定位系统
GPS全球定位系统最好在室外,家里GPS会有屏蔽,影响信号质量,如果用移动公司GPRS定位在家里可以用但精度又太差,所以建议在上空没有遮挡的地方使用GPS定位
GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、 自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样,全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
按目前的方案,全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11小时58分,分布在六个轨道面上(每轨道面四颗),轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP)。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
地面监控部分包括四个监控站、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点,是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。
全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
全球定位系统由三部分构成:(1)地面控制部分,由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作)、地面天线(在主控站的控制下,向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;(2)空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个道平面上;(3)用户装置部分, 主要由GPS接收机和卫星天线组成。
全球定位系统的主要特点:(1)全天候;(2) 全球覆盖;(3)三维定速定时高精度;(4)快速省时高效率:(5)应用广泛多功能。
全球定位系统的主要用途:(1)陆地应用,主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等;(2)海洋应用,包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;(3)航空航天应用,包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。
GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
经过20余年的实践证明,GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
GPS原理
24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。
GPS前景
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点,作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展,美国政府宣布2000年至2006期间,在保证美国国家安全不受威胁的前提下,取消SA政策,GPS民用信号精度在全球范围内得到改善,利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米,这将进一步推动GPS技术的应用,提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量,刺激GPS市场的增长。据有关专家预测,在美国,单单是汽车GPS导航系统,2000年后的市场将达到30亿美元,而在我国,汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见,GPS技术市场的应用前景非常可观。
超级天眼位于我国哪个省
超级天眼位于我国贵州省。
500米口径球面射电望远镜,位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州境内,是中国国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。
500米口径球面射电望远镜于2011年3月25日动工兴建,于2016年9月25日进行落成启动仪式,该科技基础设施进入试运行、试调试工作于2020年1月11日通过中国国家验收工作,正式开放运行。
价值意义:
500米口径球面射电望远镜的建设涉及了众多高科技领域,如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理、超宽带信息传输、大量数据存储与处理等。
FAST关键技术成果可应用于诸多相关领域,如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。500米口径球面射电望远镜的建设经验将对中国制造技术向信息化、极限化和绿色化的方向发展产生影响。
怎样超前定位?
世界首富比尔·盖茨的成功原因是多方面的。正像当今世界许多成功人士一样他是通才,又是专才,是技术天才又是管理专家。他的父亲是律师,母亲是教师。他从小酷爱读书,而且喜读成人书,他最喜欢读的就是父亲的藏书《世界图书百科全书》,常常一连几个小时地读。8岁时他进入了当地最好的中学,这所中学是全美第一个开设电脑课程的学校。盖茨就成了电脑房的常客,一有上机机会,他就全身心扑上去,而且他还迷上了计算机方面的资料和书籍。1971年盖茨所在的中学接到了一项业务,为一家公司编写工资表程序,盖茨和儿个同学接受了这项任务,完成后他们获得了一笔奖金。随即他们用360美元买了一台处理器、电脑,合伙办起了一家交通数据公司,就是设计软件来规划汽车流量并决定红绿灯转接时间长短,这是盖茨微软帝国的雏形。盖茨定位成功的方法在于,当人们不知电脑为何物时,他已经在编写实用程序了。
超前定位可以帮你获取独一无二的机会,当别人尚未开始时,你已牢牢占据了先机。
包括两种,一种是普通民用码,所有的接收机都能用;另一种是军码,不用解释了,除了美国和它的盟友,其他人不要想了。这两个精度差多少,百倍左右,你的手机和车载导航软件里,用的就是普通民码,所以你的精度是定到某条街上。第二,GPS定位在近地空间能干什么?它的
好的中学,这所中学是全美第一个开设电脑课程的学校。盖茨就成了电脑房的常客,一有上机机会,他就全身心扑上去,而且他还迷上了计算机方面的资料和书籍。1971年盖茨所在的中学接到了一项业务,为一家公司编写工资表程序,盖茨和儿个同学接受了这项任务,完成后他们获得了一笔奖金。随即他们用360美元
用的,再见,呵呵!即便是欧洲,上面提到的卫星上用的GPS接收机,基本都来自美国航空航天局的喷气推进实验室,绝对垄断。什么软件虚拟定位好用有很多。微商营销定位加人、神行者、天下游、位置修改器、位置伪装大师、虚拟定位助手、