空天信息技术概论作业答案

杨德才-电子科技大学-空天信息技术概论-作业答案1. 简述航空电子系统的组成，说明其特点？a.组成：机载雷达；航空通信系统(短波、超短波电台，卫星通信设备，短波、超短波语言保密机，机载数传等) ；导航系统(塔康，多普勒自主式导航，无线电定向，着陆系统和卫星导航等) ；自动飞行系统自动油门系统敌我识别系统；电子自卫系统(雷达告警、红外告警、导弹逼近告警、激光告警、无源干扰投放器、箔条弹、红外弹、烟幕弹、有源雷达干扰机、有源红外干扰机等)b.特点：不存在中心计算机对整个系统的控制每个子系统有各自的传感器、控制器、显示器以及自己的专用计算机这种结构专用性强缺少灵活性难以实现大量的信息交换任何改进都需要通过更改硬件来实现2. 简述战术数据链在现代战争中的作用？随着信息技术的发展并在军事领域中的广泛应用，尤其是数据链技术在现代战场的应用，对现代条件下的作战指挥产生了深远影响，并且引致变革。恩格斯指出：“一旦技术上的进步可以用于军事目的并且已经用于军事目的，它们便立刻，几乎强制地而且往往是违反指挥官的意志而引起作战方式上的改变，甚至变革。 ”数据链技术运用于战场后使作战方式由传统的机械化作战方式向信息化作战方式转变。作战方式的变革直接导致指挥方式的变革，信息化条件下作战指挥必须遵循实时、高效、统一和稳定的准则，而战术数据链则为信息化条件下的作战指挥提供了重要物质条件，对提高作战指挥效能起着积极的推动作用，也将对信息化条件下作战指挥领域的变革产生重大影响。一战术数据链的特征和功能数据链技术作为现代军事电子信息系统的核心技术，是各种军事信息系统、网络互联和信息业务互通的技术基础。战术数据链在战场上发挥的重要作用，主要取决于它的特征和功能。1 战术数据链的特征数据链的“触角”伸向了现代战场上的各参战部（分）队乃至各作战平台和单兵，像阳光和空气那样渗透到各作战要素之中，使他们共享战场信息资源。数据链系统是信息化战场上基于信息系统体系作战的有效物质支撑，从而为实施诸军兵种联合互联互通实施作战提供了桥梁和纽带。数据链系统作为基于信息系统的有效支持，具有如下特征。（1）信息传输容量大、速率高。伊战中美军所使用的战术数据链系统与海湾战争中所使用的通信系统相比，其信道传输速率从每秒 1.2 兆字节提高到每秒 20 兆字节，通信带宽提高 42 倍，数据交换能力提高 100 倍，确保了指挥的高效和稳定。（2）实时性高。数据链在战场应用领域横向、纵向上的深入，确保了战场信息传输的实时化，使作战行动“发现决策攻击”的同期缩短，从发现目标到摧毁目标的整个过程仅需数分钟甚至数秒钟便能完成，目标的发现与攻击几乎同时完成，提高了指挥的时效性。（3）保密性好、抗干扰性强。由于数据链信道普遍采用加密和抗干扰技术，从而使数据链具备了较强的抗干扰性，不易被对方察觉，具备较好的隐蔽性，保证了情报、通信、指挥控制及保障等方面的信息流稳定不间断地在各级指挥控制系统进行流通，提高了作战指挥的稳定性。基于这些特点，战术数据链实现了作战指挥诸要素的紧密融合，把战场上分散的作战人员和武器系统在地面、天空、海洋和时空多维领域紧密地连接在一起，保证了战场态势、情报侦察、预警探测、武器使用、指挥控制等信息实时、可靠、安全地传输，确保实现及时、准确、稳定的指挥，对提高现代条件下作战指挥的效能具有重要意义。2 战术数据链的功能阿富汗战争结束后，美军对所有参战武器装备的作战表现进行了排名。令人吃惊的是，被公认为“战场明星”的“战斧”式巡航导弹 F117 隐形战斗机 B2 战略轰炸机和 M1A1 坦克等武器纷纷落榜，而名不见经传的数据链却名列榜首。其原因就在于数据链具有独特的功能。主要表现在以下几方面：（1）提高战场感知能力，增强战场的透明性。通过数据链系统把天基、空基、海基、陆基的终端联成网络系统，大大提高战场态势感知能力，为指挥者提供全面的、精确的、完整的战场信息。（2）提高有效用兵和协同作战能力。通过数据链在战场的运用，提高了察情准确性，缩短了指挥决策时间，提高了指挥协同的稳定性。（3）在需要的时间和地点提供信息的能力。通过数据链，可以将信息获取、信息传递、信息处理、信息控制紧密地连接在一起，构成立体分布、纵横交错的信息平台，为决策者实时提供战场信息。（4）能够快速准确地获取战场信息、评估战场形势、做出精确决策、分配任务和重新分配任务，以及评估打击效果等。（5）能够在传感器、决策者、射手和武器平台之间快速准确地交换信息，提供一种从传感器到射手的快速信息通路，增强部队的整体作战能力。二战术数据链的应用给作战指挥带来的影响现代条件下的作战效能是建立在信息流、物质流和能量流的有机结合上，而信息流将越来越多地控制物质流和能量流，信息在提升部队战斗力方面发挥倍增器的作用，将会主导作战进程和结局。而数据链作为基于信息系统体系作战能力的有效支持，其在战场上的应用将会保证指挥信息流的可靠传输，使兵力和火力在需要的时间和地点有机融合，发挥出其最大的作战效能，从而对现代条件下的作战指挥赋予了新的内涵，并产生深远的影响。1 促进了指挥结构和层次的优化，提高了指挥稳定性和指挥效能在传统的战场作战指挥领域，由于情报来源和通信方式等因素的制约，作战指挥的方式只能是树状结构，特点是纵向联通，逐级指挥。随着时代的发展和进步，传统的指挥方式和方向单一，已不能适应现代作战的需求，如果中间的某个环节被中断，就会导致整个指挥系统的瘫痪，严重影响指挥效能的发挥和指挥决策的稳定。现代条件下，战术数据链应用于数字化战场后，在情报、侦察、监视、指挥、控制、通信等各系统的支持下，就会形成一种全新的网状指挥结构，其特点是纵横联通、越级指挥。现代指挥方式指挥方向横向互联，即使指挥网络中的某一节点被摧毁，指挥信息也会沿其他路径传播，极大地提高了其指挥的稳定性和指挥效能。由此，高级指挥者能在单向透明的条件下，了解整个战场的作战情况，并能根据作战需要，灵活地使用传统指挥方式和现代指挥方式进行精确指挥、具体指挥，从而极大地拓展了作战指挥的内涵，优化了指挥结构层次，提高了指挥效能，使作战指挥更加灵活高效。2 有效地缩短了指挥周期，提高了指挥决策的科学性指挥者的准确决策是作战指挥过程中的关键环节，必须准确、及时和高效，这一点在现代战争中尤为重要。要做到这一点，必须依靠实时的战场态势感知能力和充足的情报信息作为支撑，这在传统的战争中是难以做到的。而在战术数据链应用于战场后，就能够在有限的时间内认知战场，迅速形成决策，先敌采取行动，同时又能通过各种谋略和技术手段，干扰和破坏对方的认知活动，延缓对方的认知速度，获取对敌绝对的战场态势感知优势单向透明权，夺取战场作战的主动权。以美军为例，战术数据链应用于伊战战场后，大大缩短了侦察到射击的时差，使美军情报获取和实施打击的能力大大增强。在数据链的有效支持下，美军的各种作战信息得到迅速传递，战场更趋透明，地面士兵可实时收看侦察机搜索到的敌军情况，后方指挥官也能看到前方士兵所看到的一切，这就为快速决策和科学决策提供了物质上和技术上的可靠保障，从而使指挥者对情报信息的搜集、判读、鉴别、传输的处理过程达到实时或近实时，大大缩短了指挥决策的周期，提高了指挥的时效性。同时指挥者在战场上所做出的决策，是在及时全面地掌握战场情报并进行深入研判的基础上进行的，具有科学性。3 对作战指挥人员提出了更高的要求战术数据链应用于战场后，与战场感知终端、网络技术共同构成了数字化战场，对作战方式产生了重大影响，新的作战方式势必会催生新的作战指挥手段和指挥观念。（1）为适应新的作战指挥任务需求，指挥人员应更新思想观念、军事理论和指挥思想。数字化、信息化、智能化技术能提高指挥自动化程度和效率，但需要具备信息理论素养的指挥人才去驾驭和掌握它，只有实现人机的有效结合，才能实现信息成为作战力量的倍增器的功能。（2）指挥员要会操作使用信息化装备。未来数字化战场使用的是信息化武器装备，需要指挥人员去合理配置和灵活使用它。（3）指挥员要快速精确决策。信息化的战场上战斗节奏快，情况复杂瞬息万变，指挥决策时间短，指挥者要反应迅速、机智灵敏、多谋善断，快速准确地实施精确指挥。因此，指挥员要不断更新思想观念，努力学习和掌握信息技术，创新军事理论，以适应未来信息作战指挥任务的需求，并在研究新情况、解决新问题中不断积累和创新作战指挥理论，为打赢信息化条件下的局部战争提高其作战指挥能力。3. 电子信息技术在现代飞行器中重要性越来越突出，为什么？请你对此进行论证。1 新概念、新技术层出不穷2015 年，国外军方、军工企业、大学都开展了大量的与航空电子系统有关的新技术探索研究，并取得了一系列进展。在计算机技术方面，为发展更高效的光计算机技术，美国斯坦福大学的工程师开发了一种逆向设计算法，可以在计算机芯片间通过光来传送数据，这种新技术可以改变目前靠电路来传送信息的方式。诺格公司在美国 DARPA 未来技术论坛上展示了 4 项突破性技术，其中一项是太赫兹电子技术，开发出世界上最快的芯片，速度达一万亿次/秒。在控制技术方面，美国 DARPA 继续进行其“快速、轻型、自主”(FLA)项目，开发并验证小型、快速无人机在复杂环境中自主飞行的能力。作为该计划的一部分，美国科学系统公司(SSCI)正在研发小型无人机自主视觉控制系统，该系统可为无人机提供“大脑和神经”系统，用于在没有 GPS 或操作手辅助的情况下对无人机进行控制。在探测技术方面，美国 DARPA 在其“近距、宽视场敏捷电控光学辐射” （SEEEPER）计划中，成功在一个微芯片中实现相控阵光学扫描。与传统的安装在万向支架上的光学系统不同，SWEEPER 技术可以非机械地使激光波束每秒扫描 10 万次以上。这种扫描速度比目前最先进的机械式系统快 1000 倍。SWEEPER 可以精确地控制其波束达 51 度，这是目前芯片级光学扫描系统所能获得的最宽视场。这些成就可以促进微型、极低成本、激光扫描技术的推广应用,包括激光雷达（LIDAR） 、自主导航、化学/生物学探测、精确瞄准和通信在内的很多军事能力都越来越依赖于激光扫描技术。在通信技术方面，美国太空与导弹防御司令部（SMDC）正在研发纳米卫星技术，这种小型、廉价的纳米卫星可以传送话音、数据，甚至图像。诺格公司验证了传输速率达 100 Gb/s 的通信技术。在基础技术方面，美国华盛顿大学的科学家采用三个原子厚的半导体制造出纳米级激光器;DARPA 正在研究用于未来高功率通信和雷达系统的新型真空管设计和制造技术;美国陆军研究实验室开展了人脑/计算机接口研究。美国乔治亚技术大学电子与计算机工程学院在美国国家科学基金会和美国国防威胁降低局（Defense Threat Reduction Agency）的支持下，开发了一种采用 3D 打印技术进行天线折叠和封装的技术，可以满足智能传感器等应用领域对天线个性化设计和封装的需求。诺格公司实现超过 40 kW/平方厘米的高效散热技术。随着这些技术的不断成熟，并在武器装备中加以应用，有可能程度不同地提升武器装备的作战效能，甚至有可能形成新的作战方式。2 第五代战斗机航空电子技术进一步成熟以 F-22 和 F-35 战斗机为代表的现役战斗机航空电子系统代表了航空电子技术应用的最高水平，这些技术也在不断应用于其它军用飞机中。2015 年，国外继续推动现役军用飞机航空电子技术向前发展。在通信技术方面，美国第五代战斗机的隐身数据链MADL 已进入实用阶段，2015 年 7 月，随着 F-35B 获得初始作战能力，MADL 技术也走向成熟。美国国防部已批准将 MADL 用于所有隐身飞机。另外，诺格公司开发的 Freedom 550软件定义无线电台，使五代机与四代机之间不能进行互操作的问题得以解决。在 Block 2B MADL 测试中，验证了在 4 架 F-35 之间通过 MADL 进行传递的数据可以与 F-35 上其它传感器的数据进行融合，在座舱显示器上形成一个统一的状态感知图像。在显示技术方面，2015 年 8 月美国罗克韦尔柯林斯公司向洛马公司交付首个 Gen III F-35 头盔显示系统(HMDS)，该系统采用了改进型夜视摄像机、改进型液晶显示器以及自动对准技术，驾驶员完成任务所需的所有信息都被投射到头盔显示器的面罩上，可为飞行员提供无与伦比的状态感知能力。F-35 分布式口径系统（DAS ）中有 6 个分布在机身各处的红外摄像机 ,其所产生的实时图像信息也被传送给头盔显示器，使飞行员能“看穿”机身。3 着手开发下一代航空电子技术由于信息技术更新换代很快，而航空电子系统又是高度依赖信息技术进步的领域。国外在对现有军用飞机航空电子系统进行升级改进的同时，继续发展下一代航空电子技术，并取得多项进步。在机载探测技术方面，美国 DARPA 正在实施一项被称为“商用时标阵列（ACT） ”的计划，目的是为经济上可承受的下一代 AESA 系统开发关键技术，将下一代 AESA 系统所需的关键的集成电路设计成一种可重复使用的数字式通用模块，通过重复使用这种通用模块、在更高层次上集成以及大量采用民用 CMOS 集成电路，来极大降低未来数字式阵列的开发和生产成本。2014 年 10 月，DARPA 曾要求诺格公司开发和验证先进宽带数字式天线技术，2015 年 3 月，DARPA 又要求雷声公司对 ACT 计划予以支持。美国空军正在实施“下一代雷达评估计划” ，该计划的目标是对采用经济可承受的 COTS 硬件和软件进行机载雷达信号处理的能力进行评估，以获得一个经济可承受的，基于 COTS 产品的雷达系统信息处理方案。目前美国空军已选择 Curtiss-Wright 公司、GE 公司等参加评估工作。2015 年 3 月，GE 公司获得美国空军一项合同，为美国空军的未来一代雷达处理器确定高性能嵌入式计算架构。GE 公司将在多处理器高性能嵌入式计算（HPEC）系统中，对合成孔径雷达和地面动目标指标器雷达模式进行基准测式和优化。Curtiss-Wright 公司将设计和制造在该项目中进行基准检测的 HPEC 下一代雷达处理子系统。在电子战技术方面，美国继续推进其下一代电子战技术研究。DARPA 的“自适应雷达对抗” （ARC）计划目前已进行到第二阶段，目标是开发下一代电子战技术，采用自适应雷达对抗技术来对抗敌方综合防空系统，以获得战场优势。在第二阶段中授予 BAE 系统公司相关合同开发一个原型系统，它所采用的软件算法能在不升级现有硬件的情况下，显著提高系统能力。另外，美国海军也授予 BAE 系统公司合同，为下一代电子战技术开发并验证射频和微波技术，BAE 系统公司将开发一个能瞬时定向的全频谱“凝视”电子支援接收机（FSSR） ，可用于美国海军的下一代电子战系统中。在通信技术方面， DARPA 正在进行 100G 机载通信研发项目，开发一种容量上与光纤相当，又能穿透云层、雨雾的高可用性数据链。这种军用数据链能在一个射频和微波频段内以 100G 比特/秒的速率传输数据。第二、三阶段工作将制造用来试飞的综合机载数据链原型机。在显示技术方面，Curtiss-Wright 公司推出了下一代加固型 10.4” LCD 任务显示器。这种可靠耐用的 LCD 任务显示器使得在固定翼和旋翼飞机任务系统中的集成更加简便。这种新型显示器适用于陆、海、空多种平台,通过使作战人员从多个不同输入同时选择一个或多个视频流，从而使作战任务效能最大化。4 无人机机载系统技术快速发展由于无人机具有不同于有人机的特殊性，一些与无人机使用有关的新问题、新需求的不断出现。2015 年，国外在无人机机载系统技术方面取得一系列新的研究进展。为实现无人机的自主防撞，美国空军研究实验室(AFRL)正在实施多项应用研究和先进发展项目，发展和验证“感知和回避” （SAA）技术，以为无人机提供自主探测和防撞能力，其中一项是“多参与者自主回避” （MIAA）计划，目前该计划正由诺格公司领导的一个团队进行相关研究工作。2015 年 5 月，诺格公司完成了一系列飞行试验，验证了美国国防部标准防撞软件的可靠性和技术成熟度，使该技术从概念阶段发展到硬件验证阶段。由于小型无人机非法入侵的事件越来越多，对小型无人机的探测和处置技术成为各国研究的热点。2015年，以色列 ARTSYS 360 公司开发了一种能探测小型无人机的小型 3D 雷达，这种雷达轻便、低功耗，探测距离为 400 米，主要用途是国土安全。空客公司也开发了一种反无人机系统，该系统采用雷达、红外摄像机以及定向仪等系统，能在 5 公里至 10 公里的距离对无人机进行识别，并对其潜在威胁进行评估，并能进行电子对抗，降低附带损害。韩国先进科技研究所（KAIST）开展了通过对无人机上的陀螺传感器施加噪声,来使无人机产生振动，通过破坏无人机上的陀螺装置，从而达到攻击无人机的目的。Finmeccania 公司也推出一种反无人机电子战系统，该系统能够探测、定位、识别低空、低速、小型无人机威胁，在这些有可能执行恐怖任务或侦察任务的无人机造成危害之前将其迫降。该系统主要用于保护机场、电站、军事基地、运动场等敏感设施免受小型无人机的攻机或侦察，采用电子战技术接管这些遥控型入侵无人机。美国海军陆战队也委托诺格公司在“面向地/空任务（G/ATOR） ”雷达项目中引入氮化镓器件，以使美国海军陆战队的这种新型防空雷达在探测包括无人机在内的低可探测目标时更有效。为了在 RF 信号和 GPS 信号受到干扰甚至完全中断的情况下，仍能使舰载无人机安全着舰，美国正在为无人机开发一种基于激光的精确导航和着舰技术。这项名为“激光辅助回收系统（LARS） ”的装置能在信号被干扰的区域为无人机提供精确三维导航和着陆能力。法国 des Sciences du Mouvement 研究所、法国国家科研中心（CNRS）以及艾克斯-马赛大学(Aix-Marseille Universit)的生物机器人科研人员，开发了首个不需要加速度计，只需要通过“视觉”就能在崎岖的地形上空稳定飞行的微型无人机。4. 航空电子系统目前正逐渐网络化、综合化、模块化，你认为目前的航电系统应该怎样改进？请提出你的建议或者看法。三 航空电子系统的发展方向 1 智能化 电子计算机已成为现代化机载电子设备的核心, 电子计算机的发展已经并将继续不断地改变着机载电子系统的面貌。当前计算机的发展正面临着重大突破 人工智能计算机的出现。目前人工智能研究主要集中在专家系统、模式识别系统、机器人等三方面 2 综合化 采用高级复杂软件增扩最佳控制技术以保证容错, 采用标准化部件, 以减少备件、简化维修、降低全寿命费用。系统的综合能力依赖于先进的技术支援, 其中包括高速数据总线、 超高速集成电路（VHSIC）和人工智能等。 3 全频谱化 现代局部战争表明, 电子战已越演越烈,而电子战的实质就是对电磁频谱的激烈争夺。由于无线电频段和微波频段已拥挤不堪因此航空电子设备的工作频率正逐渐向毫米波、红外、激光、可见光等领域扩展, 从而使航空电子系统趋于全频谱化。 4 隐蔽化 在导航系统中采用惯导 全球定位系统组合，惯导 天文导航组合等方案, 构成载机不辐射电磁波的“ 隐蔽导航系统” 。采取这种组合方式。 ” 既能保持惯导的近距导航较高的精度又可校正远距飞行中惯导的累积定位误差。 当前正在研制的全地形航空电子系统（TA）就具有隐蔽导航功能,其核心部件为一个存贮地形三维数据的数据库, 数据库内存有航线中的所有地形的数据,如一些基本点的海拔高度参数、 森林、河流、道路、障碍物的信息数据等。利用该数据库 在飞行中能够获得一个不断变化的地形轮廓图。从而, 在其它设备的配合下, 实现“ 隐蔽导航” 。5. 简述卫星通信的主要优缺点。试着比较卫星通信系统和其他通信系统，简单说明你认为卫星通信系统适合什么样的应用领域？卫星通信技术的优缺点与其它通信手段相比，卫星通信技术具有许多优点：一是电波覆盖面积大，通信距离远，可实现多址通信。在卫星波束覆盖区内一跳的通信距离最远为 18000 公里。覆盖区内的用户都可通过通信卫星实现多址联接，进行即时通信。二是传输频带宽，通信容量大。卫星通信一般使用 110 千兆赫的微波波段，有很宽的频率范围，可在两点间提供几百、几千甚至上万条话路，提供每秒几十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速数据通道，还可传输好几路电视。三是通信稳定性好、质量高。卫星链路大部分是在大气层以上的宇宙空间，属恒参信道，传输损耗小，电波传播稳定，不受通信两点间的各种自然环境和人为因素的影响，即便是在发生磁爆或核爆的情况下，也能维持正常通信。卫星通信技术的主要缺点是：(1)传输时延大。在打卫星电话时不能立刻听到对方回话，需要间隔一段时间才能听到。其主要原因是无线电波虽在自由空间的传播速度等于光速，但当它从地球站发往同步卫星，又从同步卫星发回接收地球站，这“一上一下”就需要走 8 万多公里。打电话时，一问一答无线电波就要往返近 16 万公里，需传输 0.6 秒钟的时间。也就是说，在发话人说完 0.6 秒钟以后才能听到对方的回音，这种现象称为“延迟效应”。由于“延迟效应”现象的存在，使得打卫星电话往往不象打地面长途电话那样自如方便。(2)回声效应。在卫星通信中，由于电波来回转播需 0.54s，因此产生了讲话之后的“回声效应”。为了消除这一干扰，卫星电话通信系统中增加了一些设备，专门用于消除或抑制回声干扰。(3)存在通信盲区。把地球同步卫星作为通信卫星时，由于地球两极附近区域“看不见”卫星，因此不能利用地球同步卫星实现对地球两极的通信。(4)存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。应用领域卫星通信技术，已经成为了很多发达国家的军用通信方法，这样的方法即可保障安全，也可保障不被泄露，因为卫星通信技术在这方面的应用将会越来越多。卫星移动通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件影响等优势，与地面通信系统形成互补，广泛应用于地面通信系统不易覆盖或建设成本过高的领域。渔政：目前我国海洋渔业大马力渔船超过 30 万艘，中小马力渔船超过 100 万艘，现有各种通信手段(手机、超短波、短波、北斗短信)都存在各种弊端，无法满足渔船和渔政指挥的需要，尤其是对通话需求极高。卫星移动通信系统可以弥补这个业务空缺。 水利防汛：据统计，我国拥有 40000 个没有通信手段的水库。按 2300 个县计算，县一级防汛指挥部门配备 12 部卫星移动通信系统手持终端，七大流域管理系统每流域配备 20 部手持终端，共需要约 7 万部卫星移动通信话音终端以及几十万水文自动监测数据终端。 村村通：在我国西部的很多地区，地理条件和自然环境很恶劣，地面通信已经无能为力。通过卫星方式解决特别偏远地区村通工作具有投资较少、安装简单灵活的特点。适合固定通信、移动通信难以覆盖的偏远区域，具有较好的社会效益。救灾：在玉树抗震救灾中，由中国电信运营的卫星通信发挥了重要作用，形成了卫星网络与移动通信网、固网、互联网相互补充和支撑的立体保障格局。国内部分专家呼吁，我国幅员辽阔，地质复杂，各种灾害及突发事件频发，建设卫星应急通信系统显得尤其重要和迫切。 勘探科考：以石油勘探为例，石油队伍所在的探区多为沙漠和戈壁滩，地理位置偏僻，公共电信网络无法顾及。以往各油田野外作业队主要采用短波电台，已经远远满足不了石油勘探开发的发展需要。卫星通信具有不受地理环境条件的影响，覆盖面广的特点，能够满足石油勘探的通信需求。光缆备份：2006 年年末台湾地震破坏海底通信电缆，造成了大规模的通信故障，影响重大。这一事件反映了“卫星通信作为备份手段”的重要性与迫切性。 6. 论述减少 GPS 导航定位误差的措施和技术手段。GPS 定位中的主要误差有：星钟误差，相对论误差，地球自转误差，电离层和对流层误差。 1）星钟误差 星钟误差是由于星上时钟和 GPS 标准时之间的误差形成的，GPS 测量以精密测时为依据，星钟误差时间上可达 1ms，造成的距离偏差可达到 300Km，必须加以消除。一般用二项式表示星钟误差。 （3） GPS 星历中通过发送二项式的系数来达到修正的目的。经此修正以后，星钟和 GPS 标准时之间的误差可以控制在 20ns 之内。 2）相对论误差 由相对论理论，在地面上具有频率 的时钟安装在以速度 运行的卫星上以后，时钟频率将会发生变化，改变量为：即卫星上时钟比地面上要慢，要修正此误差，可采用系数改进的方法。GPS 星历中广播了此系数用以消除相对论误差，可以将相对论误差控制在 70ns 以内。 3）地球自转误差 GPS 定位采用的是与地球固连的协议地球坐标系，随地球一起绕 z 轴自转。卫星相对于协议地球系的位置(坐标值)，是相对历元而言的。若发射信号的某一瞬间，卫星处于协议坐标系中的某个位置，当地面接收机接收到卫星信号时，由于地球的自转，卫星已不在发射瞬时的位置坐标值)处了。也就是说，为求解接收机接收卫星信号时刻在协议坐标系中的位置，必须以该时刻的坐标系作为求解的参考坐标系。而求解卫星位置时所使用的时刻为卫星发射信号的时刻。这样，必须把该时刻求解的卫星位置转化到参考坐标系中的位置。 设地球自转角速度为 we，发射信号瞬时到接收信号瞬时的信号传播延时为t ，则在此时间过程中升交点经度调整为 则三维坐标调整为 （4） 地球自转引起的定位误差在米级，精密定位时必须考虑加以消除。 4）电离层和对流层误差 电离层是指地球上空距地面高度在 50-1000km 之间的大气层。电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离，形成大量的自由电子和正离子。 电离层误差主要有电离层折射误差和电离层延迟误差组成。其引起的误差垂直方向可以达到 50 米左右，水平方向可以达到 150 米左右。目前，还无法用一个严格的数学模型来描述电子密度的大小和变化规律，因此，消除电离层误差采用电离层改正模型或双频观测加以修正。 对流层是指从地面向上约 40km 范围内的大气底层，占整个大气质量的 99%。其大气密度比电离层更大，大气状态也更复杂。对流层与地面