求真百科歡迎當事人提供第一手真實資料,洗刷冤屈,終結網路霸凌。

衛星檢視原始碼討論檢視歷史

事實揭露 揭密真相
前往: 導覽搜尋

衛星

衛星是指在圍繞一顆行星軌道並按閉合軌道做周期性運行的天然天體,人造衛星一般亦可稱為衛星。人造衛星是由人類建造,以太空飛行載具如火箭、航天飛機等發射到太空中,像天然衛星一樣環繞地球或其它行星的裝置。往往氣體行星的衛星都很多。

衛星.jpg

人造衛星是個興旺的家族,如果按用途分,它可分為三大類:科學衛星,技術試驗衛星和應用衛星。科學衛星是用於科學探測和研究的衛星,主要包括空間物理探測衛星和天文衛星,用來研究某星球的大氣、輻射帶、磁層、宇宙線、太陽輻射等,並可以觀測其他星體,目前世界上大多數的人造衛星為人造地球衛星,另外有人造火星衛星等人造衛星。

1957年10月4日,前蘇聯成功發射了世界上第一個人造地球衛星。

隨後美國、法國、日本都相繼發射了人造地球衛星。

1970年4月24日,中國自行設計、製造的第一顆人造地球衛星"東方紅一號",由"長征一號"運載火箭一次發射成功。衛星運行軌道距地球最近點439公里,最遠點2384公里,軌道平面和地球赤道平面的夾角68.5度,繞地球一周114分鐘。衛星重173公斤用20009兆周的頻率,播送《東方紅》樂曲。

中國的人造衛星產業規劃

《國家衛星導航產業中長期發展規劃》(以下簡稱《規劃》)的出台將對產業發展形成很強的推動作用,而在衛星導航產業接下來的發展過程中,龍頭企業將成為衛星導航產業發展的主力軍。隨着我國科技實力的日益提升,衛星導航產業也將迎來良好的發展機遇。

《規 劃》已經國務院同意,並予以印發。《規劃》提出,到2020年,我國衛星導航產業創新發展格局基本形成,產業應用規模和國際化水平大幅提升,產業規模超過 4000億元,北斗衛星導航系統及其兼容產品在國民經濟重要行業和關鍵領域得到廣泛應用,在大眾消費市場逐步推廣普及,對國內衛星導航應用市場的貢獻率達 到60%,重要應用領域達到80%以上,在全球市場具有較強的國際競爭力。

中國衛星導航定位協會此前發布的《中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》也指出,到2015年中國衛星導航與位置服務產業年產值將超過2250億元人民幣,其中北斗衛星導航系統陸路交通應用年市場銷售額將超過65億元。

觀研天下分析師還表示,4000億元的產業規模將使衛星導航產業成為接下來新的投資的熱點行業。包括衛星導航設備、汽車應用、相關原材料生產和供應商都將因此獲益。隨着《規劃》的落實,對於相關板塊的上市公司的中長期發展將起到重要作用。

對 于海外市場的開拓,《規劃》指出,積極實施"走出去"戰略,加大北斗衛星導航系統境外應用推廣力度,鼓勵有條件的企業在境外建立研發中心和營銷服務網絡, 大力開拓國際市場,同時鼓勵國外企業開發利用北斗衛星導航系統;構建完善產業國際化發展支撐體系,提升全球化發展服務保障能力[4] 。

人造地球衛星簡介

概述

人造地球衛星指用運載火箭發射到高空並使其沿着一 軌道環繞地球運行的宇宙飛行器。衛星的外貌千姿百態,有球形、多面形、圓柱形、稜柱形,還有像啞鈴、皇冠、蝴蝶和大鵬等形狀的。

人造地球衛星用途廣、種類繁多,有太空"信使"通信衛星、太空"遙感器"地球資源衛星、太空"氣象站"氣象衛星、太空"嚮導"導航衛星、太空"間諜"偵察衛星、太空"廣播員"廣播衛星、太空"測繪員"測地衛星、太空"千里眼"天文衛星等,組成一個龐大的"衛星世家"。人造地球衛星具有對地球進行全方位觀測的能力,其最大特點是居高臨下,俯視面大。一顆運行在赤道上空軌道的衛星可以覆蓋地球表面1.63億平方公里的面積,比一架8000米高空偵察機所覆蓋的面積多5600多倍。因此,對完成通信、偵察、導航等任務來說,它具有其他手段無法比擬的優勢。

組成

人造衛星一般由專用系統和保障系統組成。專用系統是指與衛星所執行的任務直接有關的系統,也稱為有效載荷。應用衛星的專用系統按衛星的各種用途包括:通信轉發器,遙感器,導航設備等。科學衛星的專用系統則是各種空間物理探測、天文探測等儀器。技術試驗衛星的專用系統則是各種新原理、新技術、新方案、新儀器設備和新材料的試驗設備。保障系統是指保障衛星和專用系統在空間正常工作的系統,也稱為服務系統。主要有結構系統、電源系統、熱控制系統、姿態控制和軌道控制系統、無線電測控系統等。對於返回衛星,則還有返回着陸系統。

軌道

人造衛星的運動軌道取決於衛星的任務要求,區分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道,大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞地球飛行的速度快,低軌道和中高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈,不受領土、領空和地理條件限制,視野廣闊。能迅速與地面進行信息交換、包括地面信息的轉發,也可獲取地球的大量遙感信息,一張地球資源衛星圖片所遙感的面積可達幾萬平方千米。

衛星軌道高度達到35800千米,並沿地球赤道上空與地球自轉同一方向飛行時,衛星繞地球旋轉周期與地球自轉周期完全相同,相對位置保持不變。此衛星在地球上看來是靜止地掛在高空,稱為地球靜止軌道衛星,簡稱靜止衛星,這種衛星可實現衛星與地面站之間的不間斷的信息交換,並大大簡化地面站的設備。絕大多數通過衛星的電視轉播和轉發通信是由靜止通信衛星實現的。

分類

在這些發射成功的衛星中,包括科技實驗考察、通信、氣象、導航、地球資源、軍事偵察、海洋監視、早期預警,數據中繼、軍用測地等用途的衛星。它們在各自領域大顯神通,使人類傳統文明和軍事技術發生了革命性的變化。

另據專家1989年底統計,在已發射成功的各類衛星中,除去軍用和科研實驗用以外,民用的通信、廣播、氣象、導航及地球資源衛星共計1093顆,占各國發射總數的27.6%。其中通信和廣播衛星共658顆、氣象衛星163顆、導航衛星239顆、地球資源衛星33顆。這些衛星的工作壽命都很有限,大部分為1~2年,最長的不超過10年。按設計壽命統計,仍在軌道上工作的應用衛星並不很多。實際上1983

以前發射的應用衛星已基本上停止工作。經常保持在軌道上正常工作的約為200顆左右,最多時不超過400顆。

至1992年已經有20多個國家為宇宙大家庭增添了這類新成員4000多個,占各類航天器發射總數的90%,中國也為宇宙這個大家庭新添了33個新夥伴。擁有自行研製和發射人造衛星能力的國家已有8個(俄、美、法、日、中、英、印度和以色列),20多個國家和地區擁有自己研製的衛星,100多個國家和地區成了國際通信衛星組織的成員。

價值

人造地球衛星在軍事和經濟上具有重要價值,因此發展最快,數量也很大。應用衛星按用途分類,有廣播、電視、電話使用的通信衛星;有觀察天氣變化的氣象衛星;有對地面物體進行導航定位的導航定位衛星;有地球資源探測衛星,海洋衛星等。按軌道的高低來分類,有36000公里的高軌道地球同步衛星;200~300公里的低軌道衛星(如軍事偵察衛星)。也可按軍事和民用衛星來劃分。國際通信衛星已發展到第8代,一顆衛星的通信能力可達幾萬條的話路,工作壽命長達10年以上,世界上跨洋通信幾乎由通信衛星所替代。有代表性的資源衛星有2個:一個是美國的陸地衛星,另一個是法國斯波特衛星。這兩種衛星是當代國際上比較先進的地球資源衛星。它們的地面分辨目標能力分別為30米和10米。它們都有多譜段的遙感能力,具有鑑別地面上每一種目標的特別功能。

氣象衛星有兩種:一種是極地軌道衛星,是通過南北極軌道的衛星,軌道高度900公里,可飛經地球的每個地區,能觀察到全球的雲圖變化。這種衛星的分辨率通常為1公里;另一種氣象衛星是靜止軌道衛星,它是懸在赤道上空,固定在某個地區,24小時不停地觀察本地區的雲圖變化。世界上發射的4000多顆衛星中,大部分為軍事衛星,這裡面包括偵察衛星、導彈預警衛星、通信衛星、導航衛星和軍事氣象衛星。海灣戰爭中,美國曾動用了50顆衛星參加作戰。美國的"大鳥"高分辨率偵察衛星,有兩種功能:一是對地面目標進行拍照,再用回收倉以膠捲的形式送回地面;另一功能是以電視的形式將圖象直接傳輸到地面,分辨率很高,為1米。前蘇聯也有類似的系統,與美國的技術水平相當。

工作原理

人造衛星的工作主要由軌道參數來確定。主要衛星軌道參數包括,近地點、遠地點、周期和傾角。近地點和遠地點限定衛星的軌道高度。衛星軌道高度又表明衛星的使命。60年代發射的核爆炸探測衛星的軌道高度為6萬英里(地球至月球距離的四分之一),這樣,衛星便可獲得對地面觀察的最大視界。通信衛星被置於22 300英里,即地球同步高度,這樣,它可一直"固定"在地一地域的上空。。氣象衛星的軌道高度為600-800英里,以求得對地面的大範圍覆蓋。而為了近距離觀察,間諜衛星則採用100-300英里的軌道高度。近地點與遠地點的差也表明衛星的任務,例如,典型的間諜衛星的近地點低至80英里,以便儘可能低地對地面進行觀察。 衛星運行軌道 衛星運行軌道 除了明顯的特例,所有通信衛星都運行在22,300英里的軌道上,因為在那個高度上,它"每小時1.8萬英里的速度繞地球一圈,所需的時間恰好等於地球自轉的周期--約24小時。如果衛星與赤道成一線運動,它將與地球同步,或稱相對靜止--"固定"於地球上某一點的上空。明顯的特例是蘇聯"閃電"衛星的軌道.只有當衛星運行在赤道上方,它才可能與地球同步,然而大部分地區處高緯度,落在赤道上空的同步衛星的視界之外。為其通信需要,蘇聯設計了遠地點為2.5萬英里、近地點為300英里的大橢圓軌道。衛星不與赤道成一線運動面是與赤道構成夾角,以使衛星在北半球飛越蘇聯,在南半球飛越南極洲。"閃電"的軌道周期是12小時。

GPS系統簡介

包括三大部分:空間部分-GPS衛星星座;地面控制部分-地面監控系統;用戶設備部分-GPS信號接收機。

GPS衛星星座

由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座,記作(21+3)GPS星座。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內,軌道傾角為55度,各個軌道平面之間相距60度,即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛星之間的升交角距相差90度,一軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。

在兩萬公里高空的GPS衛星,當地球對恆星來說自轉一周時,它們繞地球運行二周,即繞地球一周的時間為12恆星時。這樣,對於地面觀測者來說,每天將提前4分鐘見到同一顆GPS衛星。位於地平線以上的衛星顆數隨着時間和地點的不同而不同,最少可見到4顆,最多可見到11顆。在用GPS信號導航定位時,為了結算測站的三維坐標,必須觀測4顆GPS衛星,稱為定位星座。這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對於某地某時,甚至不能測得精確的點位坐標,這種時間段叫做"間隙段"。但這種時間間隙段是很短暫的,並不影響全球絕大多數地方的全天候、高精度、連續實時的導航定位測量。GPS工作衛星的編號和試驗衛星基本相同。

地面監控系統

對於導航定位來說,GPS衛星是一動態已知點。星的位置是依據衛星發射的星曆-描述衛星運動及其軌道的的參數算得的。每顆GPS衛星所播發的星曆,是由地面監控系統提供的。衛星上的各種設備是否正常工作,以及衛星是否一直沿着預定軌道運行,都要由地面設備進行監測和控制。地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處於同一時間標準-GPS時間系統。這就需要地面站監測各顆衛星的時間,求出鐘差。然後由地面注入站發給衛星,衛星再由導航電文發給用戶設備。GPS工作衛星的地面監控系統包括一個主控站、三個注入站和五個監測站。

GPS信號接收機

GPS信號接收機的任務是:能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號,並跟蹤這些衛星的運行,對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理,以便測量出GPS信號從衛星到接收機天線的傳播時間,解譯出GPS衛星所發送的導航電文,實時地計算出測站的三維位置,位置,甚至三維速度和時間。

GPS衛星發送的導航定位信號,是一種可供無數用戶共享的信息資源。對於陸地、海洋和空間的廣大用戶,只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設備,即GPS信號接收機。可以在任何時候用GPS信號進行導航定位測量。根據使用目的的不同,用戶要求的GPS信號接收機也各有差異。世界上已有幾十家工廠生產GPS接收機,產品也有幾百種。這些產品可以按照原理、用途、功能等來分類。

靜態定位中,GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛星的過程中固定不變,接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間,利用GPS衛星在軌的已知位置,解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機所位於的運動物體叫做載體(如航行中的船艦,空中的飛機,行走的車輛等)。載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛星的過程中相對地球而運動,接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態參數(瞬間三維位置和三維速度)。

接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的後處理軟件包,構成完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分。對於測地型接收機來說,兩個單元一般分成兩個獨立的部件,觀測時將天線單元安置在測站上,接收單元置於測站附近的適當地方,用電纜線將兩者連接成一個整機。也有的將天線單元和接收單元製作成一個整體,觀測時將其安置在測站點上。

GPS接收機一般用蓄電池做電源。同時採用機內機外兩種直流電源。設置機內電池的目的在於更換外電池時不中斷連續觀測。在用機外電池的過程中,機內電池自動充電。關機後,機內電池為RAM存儲器供電,以防止丟失數據。

近幾年,國內引進了許多種類型的GPS測地型接收機。各種類型的GPS測地型接收機用於精密相對定位時,其雙頻接收機精度可達5MM+1PPM.D,單頻接收機在一定距離內精度可達10MM+2PPM.D。用於差分定位其精度可達亞米級至厘米級。

各種類型的GPS接收機體積越來越小,重量越來越輕,便於野外觀測。GPS和GLONASS兼容的全球導航定位系統接收機已經問世。

GPS數據

卜默示條件,GPS模塊SiRFStarIII接受每二輸出位置的數據,通常$GPRMC精簡數據格式的數據,包括緯度,經度的目的,速度(結),運動方向角,年,月,時,分,秒,毫秒,定位數據是有效的或無效的,和其他重要信息。語句格式如下:

$GPRMC,,,,,,,,,,,,*,HH

只需要知道位置信息,所以在閱讀唯一的,可以實際應用。

<1>:當地時間代表UTC。格式"當每分鐘,小時,分鐘和秒2。

<2>:工作代表國家。""顯示可用的數據,"V"表示接受警報,沒有可用的數據。

<3>:代表緯度數據。"子級的格式。分分分。"

<4>:緯度半球為代表的"N"或"S"。

<5>:代表經度數據。格式和LD

現狀;度分鐘。sub-sub-sub-sub."

<6>:代表經度半球,為"E"或"

軟件讀取經緯度數據用戶位置停止分析,確定用戶的具體位置在該地區建立和平。方法是基於用戶的設置確定中心的緯度和經度和緯度和經度計算出活動維持當前的對象可以超過和平活動預定半徑。結果的基礎上的歧視,設置相應的標誌。[5]

另外,"衛星"還可作代詞,代指那種總是"繞"在別人(比如領導、有錢人) 周圍,阿諛奉承、拍馬屁的人。

衛星工程系統

位於德國巴伐利亞賴斯廷的世界上最大的衛星地面站人造衛星能夠成功執行預定任務,單憑衛星本身是不行的,而需要完整的衛星工程系統,一般由以下系統組成:

發射場系統

運載火箭系統

衛星系統

測控系統

衛星應用系統

回收區系統(限於返回式衛星)

是由繞月衛星、運載火箭、發射場、測控和地面應用等五大系統組成。其中繞月衛星由中國空間技術研究院負責研製,被命名為嫦娥一號,選用東方紅三號衛星平台,總重量2350千克,設計壽命一年;運載火箭由中國運載火箭技術研究院負責研製,選用長征三號甲,火箭全長52.52米,最大直徑3.35米,運載能力為2600千克,已有10多次全勝發射記錄;發射場系統由西昌衛星發射中心負責建設,選在西昌衛星發射中心,改建一系列的發射工位;測控系統由西安衛星測控中心和總裝測通所負責建設,以我國現有的3頻段航天測控網為主,輔以甚長基線干涉(VLBI)天文測量系統組成;地面應用系統由中科院空間科學與應用研究中心負責研製和建設,由數據接收、運行管理、數據預處理、數據管理、科學應用與研究五個分系統組成[6] 。