发现

2010年,我国成功发射了4颗北斗导航卫星,它标志着我国北斗卫星导航系统工程建设正在加速发展。目前,北斗区域性导航系统已有6颗星在运转,再有6颗星就组成了完整的区域导航网,我们抬头就可看到“北斗”星了。
在古代,当人们想知道自己身处何地时,都要看天上的星星,北极星是一个极佳的参考坐标。人们都有这样的经验,找到了北斗七星就找到了北极星,就不会迷失方向。在过去的几个世纪里,伟大的旅行家们都是通过观察星星来判断自己的位置,只有那些精通天文的人才能在未知的地域或海域中自由徜徉。如今人们已不再依赖星星了,因为星星有很多局限性,由此人们发明了多种导航方法,卫星导航就是其中最佳的技术。卫星导航实质是把无线电导航台搬到太空上去,用卫星作为空间基准点,以增加覆盖范围,并且不受气象条件、航行距离的限制,导航精度比较高。美国的GPS(Global Positioning System)全球定位系统就是这样的导航系统。
现在的卫星导航采用时间测距原理,即用户首先要测量来自天上至少3颗导航卫星发来信号的传播时间,然后根据光速计算出目标至卫星的距离,再通过数学运算得到用户的三维坐标与速度。它实际上是采用三球交会定位的方式:以已知卫星(或加上地球质心)为球心,以已知卫星(或加上地球质心)到用户距离为半径,绘制三球的交汇点,来推算出用户的位置。
卫星导航又分有源(主动式)和无源(被动式)卫星导航系统两种。采用有源时间测距的卫星导航定位技术时,用户终端主动通过导航卫星向地面控制中心发出定位申请信号,然后地面控制中心发出测距信号,根据信号传输的时间测定用户到两颗卫星的距离,推算出用户的位置,最终发送到用户终端;采用无源时间测距的卫星导航定位技术时,用户被动测量来自4颗导航卫星发出的信号,并根据信号传输时间测定用户到这些卫星的距离,然后通过数学运算得到用户的三维坐标与速度。
我国先期的北斗卫星导航试验系统以及日本、印度正在建造的卫星导航系统采用有源方式;美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球导航卫星系统)、我国未来的北斗和欧洲的Galileo(伽利略)卫星导航系统都采用无源方式,它们都可为用户提供全天候、全天时、高精度、全球、连续和实时的三维位置、三维速度和精确时间信息。