全球卫星定位系统是如何定位的

 在学习“雷达”后有同学提出一个问题:“我们从电视里看到美国兵在伊拉克都带有全球卫星定位系统,它是如何利用电磁波进行定位的?请老师给我们介绍好吗?”全球卫星定位系统又叫GPS,GPS是“GlobalPo-sitioningSystem”即“全球定位系统”的简称。这个系统原来是美国国防部为其星球大战计划投巨资而建立的,其作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。在伊拉克战争中,涌现了大量高科技装备,而GPS全球卫星定位系统则是使用最广泛的一种。利用这个系统不论是美国的舰船、飞机,还是每一个士兵都随时知道自己所在的位置,随时都能够与上级和友邻取得联系。     

基于STK的BDS星座仿真和性能分析

利用卫星仿真工具包(STK)设计和建立了北斗卫星导航系统(BDS)的全球星座。在此基础上,选取南北半球不同经纬度的11个城市作为观测点,分别获得了BDS和全球定位系统(GPS)的可见星数和几何精度衰减因子(GDOP)的值,并按照5°×5°的空间分辨率,仿真了全球范围内BDS和GPS的可见星数和GDOP值。仿真结果表明,全球星座的BDS具有与GPS同样优良的导航性能,其在亚太地区的性能甚至更优于GPS,完全可以为用户提供高性能的满足所需导航性能(RNP)的导航服务。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统。针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计。搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性。仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

封底照片说明

2009年4月15日,我国继2007年4月发射了第一颗“北斗”导航卫星后,又发射了第二颗“北斗”导航卫星,卫星运行在地球的静止轨道上。科学家们计划2020年前后建立运行在3种轨道,共计30多颗卫星的全球导航卫星系统,是集导航、定位、授时、通信为一体的空间核心基础设施,可提供开放服务与授时服务。“北斗”卫星导航系统在用户容量、服务区域、动态性能、定位精度、使用方式和抗干扰能力等方面表现优异,并与国外卫星导航系统兼容。     

基于UM220的北斗接收机及WEB终端设计

根据北斗卫星导航系统提供的定位服务,设计一款便携式北斗接收机进行定位,同时设计WEB终端,接收数据并对其进行分析处理和展示。北斗接收机采用UM220北斗模块进行定位,获取定位数据后经STM32单片机处理由GPRS模块发送到远程服务器。WEB终端采用Java语言编写北斗信息管理系统,对接收到的数据进行处理、存储和展示;此外引入在线地图API,通过地图显示位置信息。经测试,北斗接收机能有效定位并转发数据至服务器;通过WEB终端能对数据进行查询、显示,有良好的人机交互体验。     

北斗实时卫星共视时间传递技术及其性能评估

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）时间传递技术以其低成本、高精度、广覆盖范围等特点，广泛应用到高精度时频领域。传统卫星共视技术利用全球卫星导航时间比对标准（Common GNSS Generic Time Transfer Standard,CGGTTS）共视文件实现事后高精度时间传递，很难实现实时时间传递。为满足数字换流站、电力物联网、移动通信等对实时、高精度时间传递的需求，研究了基于北斗三号全球卫星导航定位系统（BDS-3）伪距观测数据的实时卫星共视技术，开展了短基线和西安-三亚长基线北斗实时卫星共视时间传递实验来评估实时共视时间传递性能。实验结果表明北斗实时卫星共视时间传递精度优于1 ns，可为时频系统、数字换流站等应用领域提供纳秒级时间同步和纳秒级时间溯源服务。     

北斗导航系统与全球卫星定位系统

 1.北斗导航系统2000年10月31日凌晨0时2分,由我国航天科技集团空间技术研究院自行研制的第一颗导航定位卫星———“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射成功。“北斗导航试验卫星”的发射成功,为我国“北斗导航系统”的建设奠定了基础。2000年12月21日零时20分,我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”,在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空,并准确进入预定轨道。它与10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起,构成了“北斗导航系统”。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。     

风云三号C星全球导航卫星掩星探测仪首次实现北斗掩星探测

全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)是国际首台北斗系统(BDS)和全球定位系统(GPS)双系统兼容掩星探测仪, 2013年9月23日随风云三号卫星C星(FY3 C)发射入轨, 目前已测得大量掩星数据. 介绍了FY3 C-GNOS的组成; 统计了2013年10月12日全天的FY3 C-GNOS掩星事件及其全球分布情况; 通过与GPS精密定轨结果进行对比分析, 测试了BDS在轨实时定位精度, 检验了BDS掩星产品的可靠性和一致性. 初步分析结果表明: 14颗BDS卫星在轨运营的条件下, BDS和GPS兼容掩星探测仪可将掩星事件数提高约33.3%; BDS实时定位平均偏差优于6 m, 标准偏差优于7 m; 5-25 km高度范围内, BDS与GPS内符合精度大气折射率优于2%, 温度优于2 K, 湿度优于1.5 g/kg, 压强优于2%, 电离层峰值密度优于15.6%. GNOS的在轨正常运行及BDS与GPS掩星定位精度及反演产品的一致性为北斗掩星探测的业务化运行奠定了基础.     

全球定位系统的原理及其应用

 在生活中,GPS这个词时常出现在我们的视野中,那什么是GPS?一、GPS系统的提出全球定位系统是美国国防部部署的一种卫星无线电定位导航与报时系统,GPS是全球定位系统的简称。20世纪50年代后期,美国派侦察船跟踪侦察苏联向太平洋发射洲际弹道导弹时发现,如果知道导弹轨迹,就可推出船的位置,那么导弹换成在轨卫星也行。在此思想指导下,1958年底,美国海军委托霍普金斯大学应用物理实验室研究军用舰艇导航服务的卫星系统,即海军导航卫星(又称子午仪导航系统),于1964年1月研制成功,用于北极星核潜艇的导航定位并逐步用于各种军舰导航定位。     

中国、苏联卫星和美国科学——从谢家麟的经历看中美科技

 就在美国努力应对一场严重的经济衰退和其他挑战的时候,中国及其科技上的进步越来越成了美国全国关注的一个中心议题。例如,2011 年1 月25日,巴拉克?奥巴马总统在他的国情咨文中,就以中国和印度的崛起来说明“世界已经发生了变化”,尤其反映在全球对工作机会的竞争上。他并具体举例,提到中国的两项成就：“建成世界上最大的民营太阳能研究设施” 和“世界上最快的计算机”。他认为“这是我们这一代人的‘苏联卫星时刻’(Sputnikmoment)”,呼吁美国增加科技与教育投资,发誓要“在创新、教育、建设方面超过世界其他各国”。     

从物理学角度看“神舟六号”

 我国载人航天事业起步于20世纪50年代,60年代中国航天人研制出一种三组火箭作为运载工具,将自己的卫星“东方红一号”送上天,70～90年代“长征号”火箭在多次失败和成功中日益成熟。1992年我国确定了“三步走”的载人航天发展战略:第一步研制载人飞船,第二步实现空间交会对接,第三步建立长期有人照料的空间站。1999年11月20日6时30分,中国第一艘载人航天试验飞船“神舟一号”实验成功,于21日3时41分,在内蒙古中部地区成功着陆回收。2001年1月10日1时0分,我国自行研制的“神舟二号”飞船在酒泉卫星发射中心进行载人航天试验,标志着我国航天事业向实现载人飞行迈出了可喜的一步。     

水色遥感与水色卫星

 2002年5月15日上午,我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”(同时发射的还有“风云一号D”气象卫星)顺利发射升空,结束了我国没有海洋卫星的历史。那么我国究竟为什么要发展海洋卫星?海洋卫星能够发挥哪些作用和功能呢?     

自动化学间断分析仪和原子吸收光谱法测定锥栗不同授粉组合果实的元素含量

为探讨锥栗不同授粉组合果实中矿质元素是否也存在花粉直感效应，应用全自动间断化学分析仪和原子吸收光谱法测定了“华栗1号”、“华栗2号”、“华栗3号”和“黄榛”四个锥栗主栽品种自交、异交以及自然授粉的子代坚果中主要矿质元素的含量。结果表明，锥栗不同授粉组合坚果的N，P，K，Ca，Mg，Fe，Zn和Mn八种矿质元素含量差异较为显著，其矿质元素具有明显的花粉直感效应，尤其是铁、锌元素受花粉直感作用的影响较大，“华栗2号”ד黄榛”授粉组合果实铁、锌元素含量最高，分别为162.13和41.79 μg·g-1；“黄榛”ד华栗1号”授粉组合果实中Mn元素含量最高为165.67 μg·g-1，为锰微肥的利用提供了参考；通过主成分分析，评价出19个组合中在矿质元素方面表现最优的授粉组合为“华栗2号”ד黄榛”。该研究结果可为锥栗生产上合理配置授粉树和改善果实品质提供科学的依据。     

杨发文.未来新能源——可燃冰

 天然气水合物是水和天然气(主要成份为甲烷)在中高压和低温条件下混合时产生的晶体物质,外貌极似冰雪,点火即可燃烧,故称为“可燃冰”,又叫“气冰”或“固体瓦斯”。它在自然界分布非常广泛,海底以下0-1500m深的大陆架或北极等地的永久冻土带都有可能存在,世界上有79个国家和地区都发现了天然气水合物气藏。从能源的角度看,“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源,每立方米能分解释放出160～180标准立方米的天然气。迄今为止,在世界各地的海洋及大陆地层中,已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上。     

悟空的担心是多余的——“天上一日,地下一年”的相对论解释

 西游记中“天上一日,地下一年”的说法很多,而悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留,惟恐师傅有失。按照这种说法,“天上”的1秒,就是“地下”的360秒,悟空上天求教,就算在“天上”只过了30秒,“地下”早已过了3个小时,这么长时间,妖怪能等得及?还有,为凤仙郡求雨,悟空在“天上”的时间就算是30分钟,地上已过了一个多星期了!“天上”的时间真的比“地下”的时间过得慢吗?神仙真能因此长寿吗?根据狭义相对论的理论,只有当“地下”和“天上”以某一速度(接近光速)做相对直线运动时,才会出现“天上一日,地下一年”的情况。     

GPS伪随机码的软件和硬件仿真实现

摘要：目前四大全球卫星导航定位系统中,美国的GPS是发展最早也是应用面最广的系统,GPS提供民用的标准定位服务和军规的精确定位服务。为研究GPS卫星导航电文的产生机理和针对GPS的导航对抗技术,本文在详细介绍GPS伪随机码的基本原理和C/A码生成电路的基础上,通过MATLAB和FPGA分别对C/A码进行了软件和硬件仿真实现。基于MATLAB的软件仿真采用循环程序实现了m序列和C/A码,基于FPGA的硬件仿真首先构建一个D触发器元件,然后利用该元件通过并行指令实现m序列,最终生成C/A码。两种方法虽然采用不同的思路和技术,但是得到了一致的C/A码信号样式。伪随机码的产生是GPS实现扩频通信的重要环节,通过对GPS伪随机码的仿真实现,有助于对GPS卫星信号的捕获研究和针对GPS的欺骗式干扰研究。     

关于“104-109号元素的最新定名”一文的说明

 感谢《现代物理知识》编辑部,为１０４-１０９号元素的命名问题给了我发表个人看法的机会。在“１０４-１０９号元素的最新定名”一文（发表于本刊１９９９年第６期）寄出不久之后,笔者获得如下信息：１．１０８号元素“ｈａｓｓｉｕｍ（Ｈｓ）”来源于德国ＧＳＩ的所在地黑森州（Ｈｅｓｓｅ,Ｈｅｓｓｅｎ）,不是用来纪念Ａ．Ｅ．Ｈａａｓ的。全国科学技术名词审定委员会确定译名为“”是妥善的。２．关于１０７号元素“ｂｏｈｒｉｕｍ（Ｂｈ）”,过去有些书籍曾用“”的译名．全国名词委鉴于汉字中“王”旁居于中间位置者没有先例,故未采用．由此可知,全国名词委对于该词的译名是经过斟酌的．关于“104-109号元素的最新定     

封面照片说明

 这是被称为“宇宙枪手”的“隼鸟”号小行星探测器,它是由日本科学家设计制造的。这次探测计划与2005年7月实施的“深度撞击”不同,它不是与小行星硬碰硬,而是通过一系列操控来完成,从而收集小行星的信息。“隼鸟”号装有一支长40厘米的枪,枪管开口处呈喇叭形状。当“隼鸟”号接近小行星时,会向其表面射出一颗直径1厘米,速度180米/秒的金属子弹,枪击所激起的小行星表面物质会被喇叭状的枪口吸入并收集。按计划射击将进行两次。同时“隼鸟”号还要在小行星表面放置一个漫游器以获取更多的资料。“枪击”计划于2005年11月上旬实施。     

探究彗核奥秘的“深入撞击”号

 格林尼治标准时间2005年1月12日18:47分(北京时间1月13日2:47分),美国国家航空航天局用波音三角洲2型运载火箭将“深入撞击”号(DeepImpact)探测器从美国佛罗里达州南部的卡纳维拉尔角发射升空;6个月后“深入撞击”号将接近坦普尔1号(Tampel-1)彗星。届时,探测器将向彗星射出其搭载的重达约363千克的撞击器;探测器上携带的高清晰度照相机会拍下彗星内部的结构,各种科学仪器还会研究被撞飞的彗核碎片等物质。这是人类探测器首次撞击彗星,全球天文学家、天文爱好者将目击碰撞胜景。     

近地小行星“爱神”星

 用１９９４年发现撞击木星的彗星“苏梅克－列维９号”的美国科学家苏梅克的名字命名的近地小行星探测器“ＮＥＡＲ－苏梅克”号,在宇宙中飞行了５年后于今年２月１２日在小行星“爱神”的表面成功着陆,开始了新的探索。第４３３号小行星“爱神”是１８９８年８月１３日由德国天文学家古斯塔夫韦特发现并命名的。这颗形似马铃薯的“爱神”星长约３３千米,厚１３千米,在小行星中算是较大的,也是被天文学家观测得最多的。“爱神”的年龄约为４５．４亿年,与地球的年龄相近,特别是在不久前的星际碰撞中,“爱神”星剥落了一块物质,并裸露出新鲜的“内部”,因此它被选定为这次探测的目标。