无线电导航的发展历程

1、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),Z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 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)，Z作频率为28 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

2、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(Hi-Fix)等；中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-斯Loran)、康索尔(Consol)等；远程的那伐格(Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那罗布伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线(Radionrsh)等；超远程的台尔(Delrac)和奥米电网拉克加(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

3、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

4、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 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；作用 有 能距离也由近及远并发展至全；定位精度则由粗到精，高达厘米；应用领域则由军事领域球量级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

5、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10000余个信标台，其中美国航18万与空50万个。我国第一个 与航海信标分别为1800个与200个，各拥有美国用户指向标台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6000 是台余座，上万台无线电罗盘和信标台接收机，船用测向仪也 1000台左右。 有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

6、，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2014了技术改造，因此，它作为这一区域性导航系统可望用到年。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

7、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可测距

8、系统一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11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

9、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。2000公里，2.6 罗兰2000公里，第一个台链1957年建成。作用距离地波 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)o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”o1987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

10、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。L1993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(1014kHz)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，它是加 年代由美国麻省理工学 院应美国陆军的要求而研制的

11、。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, 户据此可确定自己的位置，精度可达到2.8km/926km 12.93.7km/ 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

12、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1100km2.7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 7.4公里(2drms)o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

13、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。、概念是以地面为基准、工作在奥米加导航系统(Omega navigation system)是以地面为基准、工作在1014千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（Omeganavigation 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

14、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剿和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

15、。在02千赫上比相，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

16、辐射功率为0千瓦。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

17、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，沿大西洋两岸已建迎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.

18、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

19、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3.6千赫的信号，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.33千赫的信 号，与第一个信号的差频为113千赫，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，

20、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X射线，对 （是于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 X射线 阳大量的注入有响应。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

21、足、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，1、I类着陆 标准等，越来越不适应现代航空的要求。国际民航组 1978年4月决定用微波着陆系统取 织 代它，2000年它将退役。由于情况有变，至少得2020年，而非国际机场与中小民用机用到 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

22、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盼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第一代卫导系统一子午仪子午仪卫星导航系统，又叫海军卫星导航系统(NNSS

23、)。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 6颗卫星分布 6条离地面1080 中在约公里的园形轨道上;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

24、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 GPSGPS是Navstar 的简称。美国1973年开始研制，到1994年3月10日正式(21+3)GPS于完成的卫星星座配置，当418日正式投人运行。提供标准定位(SPS)和精密定位业务年月业务(PPS), SPS的定位精(含SA)水 100米(95%的)，不SA为20 一 米，定时精 度平为概率含30度340毫微秒；PPS可1

25、0米以内OSA技术美国 20005月1日已经取消。在于 年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 6条轨道卜的高度20183公里24颗工作卫星3颗备份卫星，星 在为的和上装300万年才相差一秒的铯原子钟。发射伪码调制扩频信：L1=1575.4兆赫；L2=1227.6 在号2兆赫，伪码 P码、码C/A码。为Y 与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

26、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

27、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/DGPS1993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 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， 海 TOC o 1-5 h z 信标台的技术改造或新建，正式19%年初开始建设，工程分三期，迄今业已建成包20在括个台站的导航网投人使用。系统定位(司为：精度2100公里内优1.0米；于150公里内优于1.2米。系统发展世界上第一个实用RBN/DGPS系统是由芬兰和瑞典开发的，它为自斯德哥尔摩到赫的尔辛基的飞机和船舶提供连续的导航服务。美国1985

28、年开始研究，1993年开始布台，在 自其东部和南部沿海岸布17个台，北部大湖沿14个台，西部及阿拉斯加与夏威夷海域有 了岸17个台，是由美国警卫(USCG)实施的。冰岛的系统也开通，6个台，另外还有加拿队包括大、丹麦、法国、德国、荷兰、挪威、英国和爱尔兰等国也都开通RBN/DGPS网或建立了了台站。前已述及中国在沿海已建立了包 20个台站RBN/DGPS 导航网。 括的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

29、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

30、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

31、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

32、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

33、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

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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。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

39、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。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GPS信号结构。的c把民用频道与军用频道分：民用频道L 1 (1575.42MHz),和开为L2(1227.60MHz)L5(1176.45GHz) 1998年戈尔副总统宣布 L2上发播 2民用信号，同时增加3信 在第第号频L5,军用频道L3,L4。 率 为改善系统性能，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 2005年前，增加民用频L5。在道提前取 SA(2000年5 1

40、日已取)。消月消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 ,更新的主要内容改进地面测控站设施；延长卫星在轨寿命；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改变发播频率一同GPS 一样，原：Ll 二 1602.56 一 1615.50MHzL2=1246.44 一 1256.50MHzS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12日至2000年10月1 3 口，共发射了 80余颗GLONASS卫星，

41、现仅有 10颗卫星在轨运行。2）定位精度弹点）：水平16m，垂直25mCALILIO 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；2）EGNOS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）频率一L频段a将在现

42、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,G2o5）信息传输速率从250bit/s 一 1500bi t/s6）星座MEO轨道星座MOE+GEO混合星座3个轨道面，倾角560,高度23200Km o4.2.4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

43、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

44、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、重量、功耗与天线的数 量。4.3.1 PLRS陆军位置报告系统，工作频率420MHz 一 450MHz，是C3I系统的重要组成部分，定位精度对低速运动用户优田0米，对高速运动用户小于100米。美国从70年代开始研制