美国未来分离式模块化卫星系统
高春明丁刚赫岩
（北京市海淀区唐家岭路1号院，100094）
摘要：本文针对美国正在研发的一种新型卫星系统——F6系统，从系统概念、项目进展和系统特点等方面进行了详细概述，并分析了该系统在设计中所需的关键技术和面临的挑战，提出了系统未来发展的思路。
关键词：F6卫星系统分离式模块化
America's future modular separated satellite system
GaoChunming，DingGang，HeYan
（Tangjialing Road, Haidian District, Beijing No. 1 Compound，100094）Abstract:In this paper, the United States is developing a new type of satellite system - F6 system. This paper gives a detailed overview from system concept, project progress and other aspects of the system features, and analyses the system required in the design of key technologies and challenges, puts forward the idea of the future development of the system.
Key words：F6 satellite system; separated; modular
1 引言
当前，卫星已普遍应用于政治、经济、军事等各个领域，随着航天技术的迅猛发展，人们对卫星的需求越来越多，大卫星存在的诸多问题随之不断突显出来。主要体现在目前的卫星普遍外形庞大、功能复杂、成本高昂、设计周期长，导致卫星零部件老化以及最新技术无法得到及时应用。最致命的弱点是一旦发射失败，甚至一个小小的软件纰漏或某个零部件失效，都可能导致整个计划前功尽弃。为此，美国科学家提出了“分离式模块化卫星系统”的概念，美国国防高级研究计划局（DARPA）为了验证这种理念而不惜投入巨资发展F6（即未来、快速、灵活、分离模块，并通过信息交换连接的自由飞行器系统）计划。
早在2005年9月，美国麻省理工大学就提出了发展分离型航天器的概念，随后DARPA和空军实验室又分别开展了一些相关概念的研究，开始大力推进F6计划的发展，加快分离模块重组技术的突破与演示实验。2007年，DARPA发布“F6系统”的询价议案书通告。2008年2月，DARPA分别向轨道科学公司、波音公司、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格
鲁门公司授出了4份合同，进行系统概念研究。该计划实
验的技术无论是在军用、民用还是商业领域都有巨大的应
用前景，若获得成功，将使整个航天产业和太空对抗方式
发生重大改变。
2 F6卫星系统的概念
图1 分离式模块化卫星系统示意图
F6卫星系统概念的关键是按地球上互联网的原理开发卫星簇，即将原大卫星用来实现的功能分解为几个部分，每部分功能（诸如指令与控制、数据处理、制导导航、有效载荷等）由一个集成化的模块来实现，各个具有独特功能的模块像互联网中的单机一样通过无线网络连接在一起，每个模块都能够和卫星簇中的其他模块协同工作，共同完成大型单体卫星承担的任务，同时一些模块也能复制其他模块的功能，当有模块损坏时可以临时接替其工作，直至新的补充模块发射上去，这就是分离式模块化卫星的设计理念。
分离式模块化卫星的概念与目前已知的分布式卫星的概念有共同之处，也有本质上的差别。共同之处是它们都以在轨“编队飞行”方式，组成星座。分布式卫星星座的成员是完整的卫星，既独立执行任务，又与星座内其他卫星进行信息交换，功能互补。分离式模块化卫星与分布式卫星的本质区别在于“星座”中的成员不是完整的卫星，而是卫星的一部分——功能模块，卫星的任务由所有的功能模块联合完成，同时各功能模块都是标准化、通用化的产品，属于“即插即用”型，易于损坏更换或扩展升级。
3 F6卫星系统的特点与优势
F6即未来（Future）、快速（Fast）、灵活（Flexible）、模块（Fractionated）、自由（Free）、飞行（Flying）的缩写，可以清楚的看到分离式模块化卫星有以下特点：
（1）该技术发展面向未来（Future），实用性强；
（2）模块化设计，可以快速（Fast）研制、发射、运营和维修；
（3）网络接点式的“即插即用”模块结构，使得系统构建、使用、维护灵活（Flexible）；
（4）将大卫星分解成若干模块（Fractionated）来共同协作实现其应有的功能；
（5）各个模块在各自的轨道上保持一定距离自由飞行（Free-Flying），互不干扰。
分离式模块化卫星系统（F6）能够被DARPA大力开发是因为它有着大卫星无法替代的优势：（1）分离式模块化卫星设计为化整为零的方式，能够用较小的代价实现目前大型、巨型卫星的建造和运营；
（2）对推进未来卫星设计向指标标准化、技术通用化和产品现代化发展起着巨大作用；
（3）模块生产、发射和运营方便快捷，能够满足军事应用的快速作战响应要求；
（4）功能模块原则上被设计为300kg以下，有利于使用中、小型运载器发射，且各功能模块可以分散发射，即降低发射风险，又能降低发射成本；
（5）有利于提高卫星生存能力，当卫星受到人为攻击或自然因素破坏时，一般只有个别模块受损，不致于导致“全星覆没”，整星可靠性大大提高，且卫星受损或失效后只需发射失效模块的替代模块就可实现快速重构而不涉及其他功能模块的更替；
（6）对卫星用途改变或功能升级有极大便利，只需用不同的有效载荷模块或先进的功能模块取代原来的有效载荷模块或相应功能的模块即可。
4 F6卫星系统的关键技术及面临挑战
4.1关键技术
（1）功能模块的设计及之间的接口技术。需开发各种功能不同的通用标准模块，这些模块在空间既可以独立工作，又必须能够和其他模块通过一定的接无线口进行数据共享和交换，以完成大型或巨型卫星的功能。
（2）模块间的无线传输技术。包括模块间电能和信息传输两项技术。前者类似未来空间太阳能电站向地面输送电能的微波传输或激光传输，后者可在分布式卫星的星间通信链路技术基础上扩展应用。
（3）模块自主飞行导航及卫星簇编队飞行控制技术。包括各功能模块的位置与姿态的保持与控制以及模块与模块间的编队飞行技术。
（4）数据网络自构和分布式计算技术。包括功能模块发射成功进入轨道后的自主互联和各模块
在轨数据处理技术。要保证在轨运行的部分模块失效时，剩余的模块仍能保持生存，直到替换模块重新插入系统运作。
4.2面临挑战
（1）复杂的轨道动力学。地面测控不再试简单的对单一卫星轨道的管理，而是设计多个模块组成的轨道系统，每个模块都有自己的飞行轨道，要同时管理和控制多条轨道虽然在操作上存在可行性，但增加的复杂性会给地面测控带来很大难度，进而会增加地面操作的成本。
（2）复杂的电源、数据处理和通信系统。系统中的每个模块都需要单独的电源管理、计算和数据处理、通信系统维持运行。由于每个模块与中央模块采用无线链接的方式，必须保证安全和抗干扰，否则数据链路容易被干扰或注入伪数据。另外，系统需要从中央模块无线传输电源，若不采用无线输电，每个模块要配备太阳电池，这也增加了系统的复杂行。
（3）复杂的发射要求。功能越全面，模块的设计就越多，需要提供发射模块的火箭数量相应增加，从一个发射场或在同一时间发射所有分离模块也变得不可能。
（4）轨道模块增加、替换难度大。F6系统设计的最大优点是能够随时向太空增加或替换模块，在操作上具有快速响应的特点，这就需要动态改进和发展分离模块飞行器。如何在轨道上有效集成新的模块而将其他模块移走（替换损坏或性能降低的模块），或者只是增加新模块的同时，能保证其余模块正常运行，避免轨道碰撞，这也是个挑战。
5 未来F6卫星系统发展思路
F6系统的目标是发展和验证一种新型的空间系统结构，用无线链接的多个飞行模块代替传统的大型、多功能单体卫星。因该概念复杂，技术难度大，其研制将过程大致分为4个阶段：（1）关键技术的突破。主要包括可靠的无线通信、可容错的分布式计算、无线电源传输和自主卫星簇导航等。该阶段还将涉及到经济效益分析，了解该系统替代传统卫星的价值。
（2）系统软件的开发。主要是集中研制系统实验床，通过实验床的研制来验证硬件可行性，并建立相关模拟系统进行软件开发。
（3）系统硬件的研制。该阶段将完成单个模块的制造，并进行相应的环境试验。
（4）轨道飞行的验证。该阶段将进行模块的发射，并进行轨道飞行验证。主要包括：卫星簇中新模块的插入以及配置重组，快速卫星簇疏散和再集结实验。
6 结束语
分离式模块化卫星系统具有较强的前瞻性、创新性和带动性。该系统的研究开发对增强空间技术革新，提高新型航天器研制水平，实现空间技术跨越式发展有着显著的作用。假如该系统能够研制成功，在军民商尤其是军事方面将发挥重大效能。我国应在航天器设计方面借鉴这一系统设计理念，发展独具特色的卫星系统。
参考文献
[1] 朱毅麟．《新概念航天器——模块化分离式卫星》．《中国航天》．2008年第8期．37-38
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[3] 蔡亚梅等．《美国新型“分身术”卫星计划及其关键技术》．《航天电子对抗》．第25卷第4期．21-23
I C S47.020.70 U65 中华人民共和国国家标准 G B/T37019.3 2018 卫星导航地基增强系统播发接口规范 第3部分:调频频段数字音频广播 S p e c i f i c a t i o n f o r n a t i o n a l B e i D o u a u g m e n t a t i o n s y s t e md i s s e m i n a t i o n i n t e r f a c e P a r t3:D i g i t a l a u d i ob r o a d c a s t i n g i nF Mb a n d 2018-12-28发布2019-07-01实施 国家市场监督管理总局
目 次 前言Ⅲ 引言Ⅳ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 缩略语1 5 播发接口2 5.1 概述2 5.2 播发流程3 5.3 接口协议3 5.4 接口要求4 6 数据产品4 6.1 分类4 6.2 封装6 附录A (资料性附录) 时间标签7 附录B (资料性附录) 数据产品报文封装C R C 模型8
前言 G B/T37019‘卫星导航地基增强系统播发接口规范“包括3个部分: 第1部分:移动通信网; 第2部分:中国移动多媒体广播; 第3部分:调频频段数字音频广播三 本部分为G B/T37019的第3部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本部分由中央军委装备发展部提出三 本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(S A C/T C544)归口三 本部分起草单位:中国兵器工业标准化研究所二北方信息控制研究院集团有限公司二北京华信泰科技股份有限公司二武汉大学二中国兵器科学研究院二北京广易数通科技有限公司二北京国广高科广电科技有限公司二北京泰美世纪科技有限公司三 本部分主要起草人:麦绿波二蒋国华二徐学永二张学清二梁昫二李显杰二楼浩宇二袁永强二王锦晨二施金金二孙永春二曹晓卫二闫文智二雷文二冯晓宁二宋亚飞二陈晓华三
智能家居系统设计方案 综述 随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展，提高了人们对家庭实现生活现代化，居住环境舒适化及家居安全化的要求，在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居系统很好的满足了人们的这些要求。智能家居除了具有安全、便利、舒适、节能、娱乐性的功能外，还是一个集音频、视频、计算机功能、通信功能、家居自动化/控制/安全技术以及将所有不同的设备应用和功能互连于一体的系统，使我们的居家生活更为便利、灵活。 智能家居系统创新性地实现了对灯控、家电等家居设备的集中控制，可全部实现无线控制，免除布线的麻烦和弊端，不管装修与否，均可便捷安装使用，不会受到布线的任何束缚。同时，采用学习型的红外基地台，强大的软件学习功能，可与各种家居设备实现无缝对接，对新购的家居设备，也可轻松纳入联电国际系统管理，十分方便，利用网络/PDA/手机，通过目前最先进的网络侦控摄像机，即可随时随地实现对家居设备的实时监测和操控。下面，我们就以某独栋别墅项目为例，详细说明智能家居系统给我们带来的人性化、数字化的生活。用户需求分析 根据别墅业主的要求，在别墅智能家居设计中需要实现以下功能：?周界防盗及监控功能；
?全部房间的智能灯光控制； ?主要活动区域的背景音乐功能； ?一层客厅的电动窗帘控制； ?烟感及燃气泄露感应报警功能； ?家用净水，中央除尘，中央空调集成。 为实现上述功能，需用到下列系统设备： 1.周界防盗系统 主动红外探测器对射，如果有人非法入侵则触发报警主机。 2.家居安防监控系统 ? 别墅四周实时监控—业主可以在任意指定房间对外围的情况进行监控。（需布线） ? 室内安全—在厨房安装烟感及燃气泄露探测器，出现警情及时提醒业主。 ? 异常入侵—在窗户内侧安装幕帘探测器，遇到异常情况及时报警。 3.背景音乐系统 本套方案中，背景音乐系统能实现用户主要活动房间的音乐功能，同时能通过背景音乐系统做到每一个背景音乐点房间的电视能够共享收看DVD 、数字电视机顶盒等节目源，还能通过电视察看电视监控的图像。
一、概述 HDL智能家居系统，充分的利用了成熟的计算机技术、网络通信技术、电子技术等科技手段，将各种家电通过不同的互连方式进行通信及数据交换，实现家用电器之间的“互联互通”，让“电子管家”协调它们自动或在某些特定的外界条件下自动工作，处理各种复杂的逻辑关系，而不需要过多的人为参与，让人们将保贵的精力和时间投入到温馨的家居生活中。 HDL智能家居系统主要分为五大块，它们分别是“场景控制”、“逻辑自动控制”、“远程控制”、“家庭娱乐”、“安防”，用户的操控方式也是灵活多样。下面，以某小区梁宅“智能家居应用(四房两厅)”为例对系统进行一个简单的介绍。 二、功能介绍 HDL“聪明屋”样板房
安装于墙面的HDL多功能液晶控制面板 模块化设计的HDL智能家居系统产品，可以根据实际需求合理的搭配，增加或减少系统功能都不需要增加过多的额外布线，只需在系统上增加相应的功能模块并做简单设置即可轻松实现。 各类控制及接口模块产品丰富，可以满足用户复杂的功能需求及未来可能的系统功能升级扩展。同时，HDL智能家居系统也是一个开放的系统，可以与小区安保系统、消防系统、电信系统等各类系统无缝联接，达到各系统间功能的扩充及互补。 控制方式灵活多样，用户可以选择液晶面板、手感舒适的按键面板、普通开关面板、彩色触摸屏、遥控器、自动逻辑、时间定时、以及手机远程制等方式去控制组合的场景或是一个独立的设备。具体的控制方式根据用户实际需求或系统功能设计来确定。 强大的媒体功能，用户可以通过媒体管理软件，设定家人的分类电子像册、影像库、音乐库等各种多媒体资料，建立“家庭历史影像馆”。使用HDL提供的触摸屏就可以方便的将这些“历史”资料检索或调出来在大屏幕电视上与家人、朋友分享。 丰富的娱乐功能，将舞台曼妙绚丽的灯光效果带入人们的娱乐生活，让人体验前所未有的视觉享受。在系统中点播音乐或是卡拉OK的同时，就可感受不同灯光效果营造的美妙氛围。 聪明忠实的“电子管家”，他能根据用户的居家生活习惯，设定各种各样的生活模式，为人们安排着舒适的生活。同时，他又兼顾家里的安全、保卫工作，若家中发生诸如煤气泄漏、窃贼企图闯入、系统故障等事件时，系统将发出警报并向家人手机发送警报信息，以便及时处理。 三、系统原理
全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时
标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，
设计报告
智能家居控制系统 设计：刘东宇 2013.04
1.摘要 本设计为--智能家居控制系统，主要用于对家电的智能化控制和家庭防盗。采用用STC公司的89C58RD+单片机为主控。实现的功能有： ? 1.实时显示时间和日历 ?2实时显示温度和湿度 ? 3.可以对房间温度和湿度进行自动控制 ? 4.具有声光防盗报警功能 ? 5.无线控制功能 ? 6.红外人体感应功能 ?7.低功耗模式（防盗模式）与正常模式任意切换 ?8.开机图片，程序在线下载等 ?9.测量水的温度 2.引言 随着科技的快速发展，家电都变得越来越智能化，各种各样的智能化家电改变了我们的生活方式，比如现在的全自动洗衣机，电饭煲，空调，云电视等。但是这种智能的程度还远远不够，这些东西还是需要我们人为的去控制，比如空调，增湿机等，它们不能根据环境的温度或湿度来对，环境温湿度进行自动调节。 随着生活水平提高，家庭的贵重物品也越来越多，家庭
防盗也变的更加需要，以前防盗就仅仅只是一张防盗门，到现在防盗措施也应该随着科技的发展而提高，比如通过红外熱释敏人体感应模块作为报警触发器，这样防盗效果会得到一个很好的提升，本设计主要就是基于以上两个方面而设计的。 3.系统方案 硬件整体框图 4.硬件系统设计 1. DHT11芯片采集温湿度数据传输给单片机进行处理然后后显示在LCD12864液晶屏上，并可以通过设置温湿度上下阀值（可以通过按键调节）来控制房间内的温湿度（通过继电器来进行控制）。 ? 2. DS1302产生时钟数据传输给单片机进行处理然后显示在液晶屏上面，时间可以通过按键进行调节。
简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫
星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定
卫星导航区域增强系统的应用与发展 徐桢，刘强 （北京航空航天大学电子信息工程学院北京 100083） 摘要：卫星导航增强系统的主要目的是提高卫星导航系统定位精度、完好性和增强服务区域。本文详细阐述了国内外现有的广域和局域增强系统的特点。瞄准区域卫星导航增强系统发展方向和实现我国卫星导航增强系统跨越式发展的需要，提出了适合较大地理分布范围内高性能卫星导航增强技术的发展可行方法。 关键词：卫星导航；区域增强；多模式 Development and Applications of Satellite Navigation Regional Augmentation Systems Zhen Xu，Qiang Liu （School of Electronics and Information Engineering, Beihang University, Beijing, 100083） Abstract: The main goal of the satellite navigation augmentation system is to improve accuracy and integrity of the satellite navigation systems. It also provides better regional service. In this paper, the features of the existing wide-area and local-area augmentation systems are described. Aim at the development intention of the satellite navigation regional augmentation systems and the demands to realize the system of our own country, some high performance satellite navigation augmentation techniques for wider regions are presented. Key words: Satellite Navigation; Regional Augmentation; Multi-Mode 1引言 卫星导航系统以其实时、高精度的特性使飞机在飞行过程中能够连续、准确地定位，可以降低航路宽度和高度间隔、减少飞行时间、增加飞行密度、提高空域利用率，从而可以降低飞机对地面无线电导航设备的依赖，使飞机航路不再受地面建台与否的限制；可以不再新建地面导航设施，减少对地面导航设施的维护费用；可实现真正意义上的航路设计任意性，达到“自由飞行”的最高飞行境界。 随着上个世纪90年代美国GPS（Global Positioning System）和俄罗斯GLONASS（Global Navigation Satellite System）卫星导航系统建立以来，卫星导航广泛应用于国家安全以及国民经济的各个方面。但对于一些应用领域来说，卫星导航系统在定位精度、可用性、完好性方面还是无法满足一些高端用户的使用需求。例如，它无法满足航空领域在所有飞行阶段对导航系统的严格要求，尤其使精度和可靠性要求极高的精密进近和着陆阶段。为此,相继出现了卫星导航系统增强技术。因此，美国、欧盟、我国及日本等国家已经或即将建设卫星导航的广域增强系统，如美国的WAAS(Wide Area Augmentation System)系统及欧盟的EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service），能够较大程度提高导航性能。然而，在一些特殊领域其性能还有一定的差距，在火车导航自动驾驶、防撞等方面还不能完全满足要求。对于地理覆盖范围较小的卫星导航应用，美国等国家建设了局域增强系统，可覆盖半径50公里左右的区域，精度可以达到1米以下，较大增强了局域的卫星导航性能。 然而，对于特殊的应用领域，如内河航道的船舶导航，沿海港口及其附近的精确导航，铁路交通的导航服务及自动驾驶，集装箱精确定位，精准农业等，即要达到1-2米的导航精度和较高的完 作者简介：徐桢（1975－），女，陕西，博士，讲师，主要研究兴趣：Ad-Hoc网络，无线传感器网络，卫星导航
目录 前言 (2) 摘要 (3) 一需求分析 (4) 二系统设计 (5) 三实现原理 (6) 3.1zigbee协议介绍 (6) 3.2ZigBee技术的应用领域 (7) 3.3zigbee协议栈结构 (7) 四硬件设计 (11) 4.1传感器节点模块化设计 (11) 4.2CC2530芯片概述 (11) 4.2.1CC2530芯片基本介绍 (11) 4.2.2CC2530芯片引脚介绍 (12) 4.3温度传感器调理电路设计 (13) 4.4网络协调器外围电路设计 (14) 五软件设计 (16) 5.1IAR开发环境 (16) 5.2协调器节点程序 (16) 5.2.1网络组建 (17) 5.2.2节点之间的数据传输 (20) 5.3嵌入式网关程序 (21) 5.4 传感器节点程序 (23) 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
前言 智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。在很多应用场合，温度是一个很重要的一个参数。温度的自动监测已经成为各行业进行安全生产和减少损失的重要措施之一。传统的温度测量方式测量周期长，施工复杂，不便于管理，并且在有些特定场合如封闭，高压等环境下根本无法测量。但是往往这些场合容易引起很大的事故。因而温度的无线传输显的越来越重要。
摘要 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，人们对生活的品质提出了更高的要求。在设计中，为了实现智能家居系统的远程管理和无线传输的功能，利用Zigbee无线网络技术，以CC2530芯片和相关的一些外围器件组建成整个系统的家庭网关控制平台，而家居内部控制网络则利用Zigbee无线网络技术来实现。本设计主要从无线传感方向进行改进，主要设计一种基于CC2530和数字温湿度传感器的温湿度采集系统。该系统采用无线通信技术结合传感器，通过运用协议架构组建无线传感网络,实现主从节点的数据采集和传输,以及一点对多点，两点之间的通信。并详细阐述了基于Zigbee协议栈的中心节点和终端节点的协议传输，主要是从协议栈网络层里AODV路由协议着手，阐述在网络层如何通过AODV 路由协议进行节点间的连接以及数据的收发。 关键字:智能家居; 温湿度数据采集; CC2530;Zigbee协议栈;
全球四大卫星导航系统 美国GPS系统 目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。 俄罗斯格洛纳斯系统 格洛纳斯是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种意义上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元，于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。格洛纳斯是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。 欧洲伽利略系统 伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1米。 计划中的伽利略系统由30颗卫星组成。2005年12月28日，首颗实验卫星Glove-A发射成功，第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。 中国北斗系统 北斗全球卫星定位导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供开放服务和授权服务两种模式。根据系统建设总体规划，2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 2011年4月10日，我国成功发射第八颗北斗导航卫星，标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成，我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。从当初的“最高机密”，到今日向民用市场推广，北斗计划已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成了白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统(即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星)，经一段时间在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。今明两年，我国还将陆续发射多颗组网导航卫星，完成北斗区域卫星导航系统建设，满足测绘、渔业、交通运输、气象、电信、水利等行业，以及大众用户的应用需求。 中国卫星导航系统管理办公室负责人冉承其介绍，目前，北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进第一步，2003年建成北斗导航试验系统。系统由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成，可为我国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务，已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域，经济和社会效益显著。第二步，2012年左右，将建成由10余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统，具备覆盖亚太地区的服务能力，采用无源定位体制，具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。第三步，2020年左右，建成由30余颗卫星组成，覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，系统性能达到同期国际先进水平。 北斗卫星导航系统除了能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还保留了北斗卫星导航试验系统的短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是我国经济社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。
编者按:卫星导航系统发展至今,因其全球性、连续性、实时性、全天候和高精度的特点, 已经广泛应用于陆地、海洋、天空和太空的各类军事及民用领域中,成为目前最常用的导航定位 技术。因此,受到了世界各国的极大重视,成为继互联网、移动通信之后发展最快的信息产业之 一。作为一种重要的国家信息基础设施,美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设卫星导航系统。 目前,美国GPS 、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONA SS )和中国的“北斗一号”卫星导航系 统均已投入商业运行。由中国和欧洲15国共同参与的欧洲民用卫星导航“伽利略计划”以及中 国的“北斗二号”也在积极推进中。 作为无线电导航技术之一,卫星导航技术已经广泛应用于现代军事斗争的许多领域,极大地 提高了部队的整体作战能力,是取得现代信息战争主导权的重要手段之一。因此,我们开设关于 卫星导航技术专题讲座,向通信工程技术人员、研究生和高年级本科生介绍卫星导航技术的原理 及有关知识,希以达到拓宽知识面,共同推动卫星导航技术的发展和应用,并加强卫星导航与通 信结合应用研究的目的。本讲座内容涉及卫星导航系统应用现状及发展简史、系统组成、工作原 理,介绍卫星导航中的增强技术、组合导航技术、高灵敏接收技术及A 2GN SS 技术等。 卫星导航技术专题讲座(一) 第1讲 卫星导航技术与应用的发展 Ξ 吕 晶,李广侠,于 永 (解放军理工大学通信工程学院训练部,江苏南京210007)摘 要:文中介绍了卫星导航的发展简史,阐述了卫星导航在民事和军事中的应用,并总结了卫星导航的技术 发展。 关键词:卫星导航;应用;技术发展 中图分类号:TN 967.1文献标识码:A 文章编号:CN 3221289(2009)0320095205 D e ve lopm e nt of GNS S Te chnique s a nd A pp lica tions L V J ing ,L I Guang 2x ia ,YU Y ong (T raining D epantm ent I CE ,PLAU ST ,N anjing 210007,Ch ina ) A bs tra c t :T he h isto ry of GN SS w as in troduced firstly .T hen the app licati on s in civil and m ilitary w ere discu ssed and the developm en t of its techn iques w as summ arized . Ke y w o rds :GN SS ;app licati on s ;developm en t of techn iques 导航是一种技术与方法的总称,它的最基本的作用是将运载体(飞机、车辆、舰船及人员)从起始点沿着所选定的路线安全、准确、准时地导引到目的地。在这个过程中,确定运载体的几何位置(即定位)是基础。 第30卷第3期 2009年9月军 事 通 信 技 术Journal of M ilitary Comm unicati ons T echno logy V o l .30N o.3Sep.2009 Ξ收稿日期:2009204229;修回日期:2009206210 作者简介:吕晶(19652),男,教授.
智能家居系统总体方案（共17 页）
目录 1 背景 (1) 2、主要功能 (1) 2.1视频对讲 (1) 2.2安防布控 (1) 2.3自动控制 (1) 2.4物业信息 (2) 2.5 记录复现 (2) 2.6 设备自检和远程维护 (2) 2.7、其他 (2) 3 系统组成 (2) 3.1 智能信息终端（家庭网关） (3) 3.2 视频监控与对讲子系统 (5) 3.3 灯光照明子系统 (6) 3.4 安防子系统 (7) 3.5 背景音乐子系统 (7) 3.6 窗帘控制子系统 (8) 3.7 家居气候子系统 (9) 4 智能家居系统配置方案 (10)
1 背景 2010年上海世博会以“城市让生活更美好”的主题，很好地展现了世界各国对未来城市美好生活的规划与蓝图，主要体现了“环保、节能、低碳、绿色、科技、智慧”的城市生活理念，作为跟未来城市生活息息相关的智能家居生活必然将成为这个世纪最伟大的主导生活方式，比尔·盖茨式的智能家居豪宅生活方式，不再只为富人所拥有，随着物联网技术的快速发展，我们每个人都有权利与机会来亲身经历这个全民智能家居生活时代的到来。 智能家居是以住宅为平台，利用先进的嵌入式计算机技术、传感网络技术、综合布线技术、信息采集与处理技术、移动网络通讯技术等，将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，成为一体的高效、安全、便利、环保的居住环境。通过智能化综合管理，让家居生活更加舒适、安全。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还能提供舒适安全、高品位且情趣盎然的家庭生活空间；把原来静止的居住空间结构转变为具有能动智慧的数字家园，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性与情趣性，其精确化控制可减少家居中各种能源消耗从而节约资金。 2、主要功能 2.1视频对讲 1) 用作门禁系统，通过实时图像和声音来和他人进行远程交流； 2) 住户之间通过网络传输实现点对点呼叫； 3) 主人不在时可留影留言，具有免打扰功能。 2.2安防布控 自定义布防模式：如外出、在家、就寝； 模式设置后，系统通过传感芯片、图像采集设备等来监控家中各种设备，出现异常以响铃、短信等方式及时报警，房主亦可通过短信、网络等发送指令来控制设备，联动抓拍实况供事后分析与破案提供依据。 2.3自动控制 控制手段有本地控制，如遥控器；远程控制，如电话、网络、手机； 控制对象有：灯光情景控制；电器控制：如空调、电视机、影碟机、功放等；窗帘控制系统。 联动控制：如回家开门后，灯光打开、窗帘开启、空调开启等联动工作。 定时控制：如早上7.30闹钟响起，窗帘缓缓开启，音乐开始播放。
0.引言 GPS的投入运行对当今社会经济、军事产生了革命性影响，各个国家对它的依赖性不断加大。同时，为了避免受制于人，各国纷纷研制自己的全球卫星导航系统。紧随美国之后，俄罗斯建成了GLONASS 系统，但由于资金长期短缺以及其他种种原因，导致在轨工作卫星曾大量空缺，不能提供全天候、全球性的定位服务。而欧盟正在开发的伽利略(GALILEO)卫星导航系统是一个独立的，性能优于GPS，与现有全球卫星导航系统具有互用性的民用全球卫星导航系统。争奇斗艳的全球卫星导航定位系统将会给当今的信息社会带来深远的影响。 1.美国GPS的发展现状 1.1GPS导航定位原理GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的以卫星为基础的无线电导航定位系统。它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。GPS 空间星座部分由24颗GPS卫星（含3颗备用卫星）组成，卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上，轨道平均高度约为20200km。每颗GPS卫星发射两个载波(1575.42MHz/L1和1227.60MHz/L2)信号，在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文，供用户接收机使用。地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监控站组成，其主要功能是采集数据、编算GPS导航电文及系统维护等。用户设备是实现GPS卫星导航定位的终端设备，由GPS接收机硬件和数据处理软件组成，它通过接收并处理GPS卫星信号，可得到用户的时间、位置、速度等参数[1][2]。 1.2GPS自身的缺陷 现行的GPS系统存在如下的缺陷：BlockⅡ（BlockⅡA）GPS卫星信号的强度极其微弱（天顶运行的GPS卫星的信号强度仅有3.5E-16W），几乎淹没于背景噪音之下，并能被建筑物等阻挡物反射，产生多路径效应。 调制于L1载波上的C/A码和P码都位于L1的中心频带，易于受到人为干扰。通常情况下，对P码的捕获和跟踪是通过先捕获C/A码和巧用Z计数的方法实现的。这样，如果人为地干扰C/A码的接收，也就等效于P码受到干扰。 民间用户难以同时获得L1-P码伪距和L2-P码伪距，无法实现GPS双频观测的电离层效应距离偏差改正，限制了GPS单点定位精度的提高。 GPS的系统组成和信号结构都不能满足当前的需要。例如：在高纬度地区，严重影响导航和定位，在中、低纬度地区，每天总有两次盲区、每次盲区历时20～30分钟，盲区时，PDOP值远大于20，给导航和定位带来很大的误差。 为确保导航定位的精度，GPS的卫星导航电文必须每天更新一次，地面监控系统担负着编算和注入导航电文的重要任务，一旦地面监控系统受到破坏，军用和民用用户都不能得到高精度的GPS导航定位服务。 1.3GPS现代化的举措[3] 针对上述情况，GPS执行委员会(IGEB)、GPS顾问委员会(GIAC)和导航学会(ION)召开多次国际会议，讨论GPS现代化的问题。根据GPS 执行委员会有关资料，GPS现代化的主要措施主要有： 取消了GPS SA政策，给民用用户带来了明显的效益。 发射BlockⅡR卫星更换BlockⅡ/ⅡA卫星。与BlockⅡ/ⅡA卫星相比，BlockⅡR卫星在功能上有如下扩充：在L2载波上增设C/A码（或L2C码）；在L1和L2载波上各增设一个军用伪噪声码（M码）；可根据指令增强L2载波上的P（Y）码、L1载波上的P（Y）码和C/A的功率。BlockⅡR-M卫星的功能更进一步加强：能作卫星之间的距离测量；能在轨自主更新和精化GPS卫星的广播星历和星钟A系数；能进行星间在轨数据通讯，在无地面监控系统干预的情况下，可进行自主导航。 发射BlockⅡF卫星。BlockⅡF卫星除具有BlockⅡR卫星的全部功能外，还在保护波段增加第三民用信号L5（1176.45MHz），并增加了卫星间的数据通道。到2008年6月，GPS在轨卫星共有31颗，其中BlockⅡA卫星13颗，BlockⅡR卫星12颗，BlockⅡR-M卫星6颗。 发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求，讨论制定GPSⅢ型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险。计划在2009年发射GPSⅢ的第一颗实验卫星，2030年完成整个星座的更新。 地面监控系统现代化的措施主要有：给监测站装备数字式GPS 信号接收机和计算机；用分布式结构计算设备替换现有的主计算机；采用精度改善技术建立卫星控制集成网络，完善BlockⅡR卫星的全运行能力；在美国本土（卡纳维拉尔角）增建一个监控站（使监控站增至6个）；在范登堡空军基地建立一个备用主控站；增强BlockⅡR卫星的指令和控制能力。 2.俄罗斯GLONASS的发展现状 2.1GLONASS简介 为了应对美国的全球卫星定位系统GPS，前苏联从上世纪80年代初开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System)，于1995年12月将其发展成为由24颗GLONASS卫星组成的工作星座。该系统也由空间卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。空间卫星星座为21颗卫星分布在夹角为120°的3个倾角为64.8°轨道面上，另外3颗卫星备用。GLONASS通过两个频率发射导航信号，但它的每颗卫星的频率都不相同。 GLONASS可供国防、民间使用，不带任何限制，也不计划对用户收费，并声明不引入选择可用性（SA）。但由于俄罗斯经济困难，卫星的补充和维护得不到保证，GLONASS在轨卫星曾大量空缺（2000年情况最严重时只剩下6颗卫星），破坏了其星座完整程度，致使该系统的可用性大大下降。 2.2GLONASS的恢复和现代化 GLONASS的危机引起了俄方的重视，俄罗斯认识到“出于国家安全战略的考虑，俄罗斯应该使用本国的GLONASS系统，而非美国的GPS或者是欧洲的GALILEO导航系统”。随着经济复苏，俄政府在本世纪初制定了“拯救GLONASS”的补星计划，并决定启动逐步改善和提高GLONASS性能的现代化改造。 补星和现代化计划共分三个阶段：第一阶段为补充新的卫星以满足GLONASS系统正常运行的最低要求。第二阶段为GLONASS－M计划，即研制新的GLONASS－M卫星。新的GLONASS－M卫星搭载了铯钟，增强了信号的稳定性；改善了信号结构，增加了附加信息；安装了滤波器，消除了1601.6MHz~1613.8MHz以及1660.0MHz~ 1670.0MHz频段的信号干扰；与此同时，其寿命也由原来的3年延长至7~8年；该阶段计划达到18颗在轨运行卫星(包括GLONASS卫星 全球卫星导航系统的发展现状 项鑫1刘红旗2李军杰3 （1.中国地质大学<武汉>地空学院湖北武汉430074；2.平顶山煤业集团土建公司河南平顶山467000； 3.河南城建学院河南平顶山467000） 【摘要】GPS现代化计划提出了更新星座和地面系统、增加第三民用信号L5、增加卫星间的数据通道、发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星等措施，GLONASS正在逐步实施补星和现代化计划，GALILEO可望提供六项更优的服务。分析了全球导航定位系统的发展与应用状况，讨论了导航定位信息的融合情况与应用前景。 【关键词】GPS；GLONASS；Galileo；CNSS；信息融合 66
智能家居系统工程案例
目录 案例一：智能家居实训平台 (4) 1 概述 (4) 2 系统方案 (5) 2.1 智能家居系统组成 (5) 2.2 系统结构组成 (5) 2.3 网络拓扑图 (5) 3 实施方案 (6) 3.1 智能家居真实场景 (6) 3.2 模型版智能家居 (8) 4 实训平台设计 (10) 4.1 系统硬件设计 (10) 4.1.1 环境监测 (10) 4.1.2 电器控制部分 (11) 4.1.3 智能安防部分 (13) 4.1.4 综合控制系统 (14) 4.3 模拟智能家居 (17) 4.3.1 模拟智能家居布局效果图 (17) 4.3.2 智能家居实训平台配置清单 (17) 4.4 软件平台及实验的设计 (18)
4.4.1 智能家居管理平台 (18) 4.4.1.1 系统配置 (19) 4.4.2 模拟仿真平台 (22) 附录1：传感器模块参数列表 (27)
案例一: 智能家居实训平台 1 概述 该案充分考虑到项目特点和主流技术相结合的需求, 将”移动改变生活”这句话变成实际, 为学生提供一个”体验+实践”的开放环境。 从进入实验室的那一刻起, ”聪明、安全”无处不在。无处不再的门禁系统将潜在的危险阻挡在电梯间之外, 安保系统将全 程记录你出现位置, 始终将你的安全放在第一位, 可是聪明的它 只会默默的守护你。这一切的一切只需要你轻轻晃动的你手机即可完成, 无卡的尴尬将离你远去。访客的到来将在家中对讲显示屏上清晰反映, 提前一步开启你温暖的笑容傍晚步入家中, 温暖的洗 澡水、徐徐播放的音乐、缓缓闭合的窗帘, 伴随着厨房设备清脆的提示音你能够享受为自己预备好的晚餐了。这一切是真实的、这一切是聪明的。对! 这就是智能家居。清晨的喧闹即将开始的时候, 在你关门的一瞬间。家, 沉寂了, 安静了, 省电模式将呵护着你的口袋; 平静中安全模式紧紧的保护着这个温馨的家, 始终如一的 守护她, 随时随地经过 3G 网络反映出家中情况, 让你在前进的 道路中无后顾之忧。在智能家居开发实验室中, 不但让学生、老师深切体验到智能家居的”聪明、安全、舒适”, 我们还会提供二次开发接口, 让学生、老师去 DIY, 去动手开发自己专属的智
全球四大卫星定位系统 目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的"伽利略"系统、和中国的北斗卫星导航系统。 一、美国GPS长期垄断 美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。GPS原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS"收获颇丰"。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号--也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个"大概"。在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。 2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号："斩首行动"；4月，一架B-1B"枪骑兵"轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。 二、俄罗斯GLONASS（格洛纳斯）系统 "格洛纳斯GLONASS"是俄语中"全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE"的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。1995年俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。它也由24颗卫星组成，原理和方案都与GPS类似，不过，其24颗卫星分布在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。每颗卫星都在19100千米高、64.8°倾角的轨道上运行，轨道周期为11小时15分钟。地面控制部分全部都在俄罗斯领土境内。俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达1米，速度误差仅为15厘米/秒。如果必要，该
第六章全球卫星导航系统原理及应用 第一节卫星定位技术简介 一、概述 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统（GPS）、俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS、正在发展研究的有欧盟的GALILEO系统、中国北斗卫星导航广域增强系统。 全球定位系统（GPS）是众多卫星导航系统之一，GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是：利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用，在物探测量工作中广泛普及及应用。对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距，而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。 随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营，综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统，其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。 二、卫星定位技术的发展 1957年10月4日，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后，人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究，人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代，世界各国争相利用人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。同时，卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展，迅速跨入了一个崭新的时代。 （一）早期的卫星定位技术 卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。卫星大地测量就是利用人造地球卫星为大地测量服务的一门学科。它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星，通过测定卫星位置的方法，来解决大地测量任务，例如测定地面点的相对位置，测定地球的形状和大小等。 早期，人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标，由地面上的观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量，测定测站点至卫星的方向，建立卫星三角网。同时也可利用激光技术测定观测站至卫星的距离，建立卫星测距三角网。通过这两种观测方法，均可以实现地面点的定位，也能进行大陆同海岛的联测定位，解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题，这是常规定位技术望尘莫及的。 1966至1972年期间，美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作下，用卫星三角测量方法测设了一个具有45个测站点的全球三角网，获得了±5m的点位精度。然而，