熟悉衛(wèi)星導(dǎo)航原理的人都知道，主流的全球北斗定位終端在進(jìn)行三維定位解算時(shí)，通常需要同時(shí)觀測(cè)至少四顆衛(wèi)星，才能完整求解經(jīng)度、緯度、高程以及接收機(jī)鐘差這四個(gè)未知參數(shù)。那么，北斗短報(bào)文系統(tǒng)為何能夠在僅與兩顆衛(wèi)星建立通信鏈路的情況下，就完成對(duì)用戶位置的測(cè)定？答案在于，它并沒(méi)有沿用傳統(tǒng)無(wú)源衛(wèi)星導(dǎo)航的數(shù)學(xué)解算框架，而是引入了一個(gè)額外的約束條件，從而打破了衛(wèi)星數(shù)量的限制。

雙星定位的核心思路，可以拆解為兩個(gè)幾何步驟。

第一步，以兩顆在軌衛(wèi)星的已知空間坐標(biāo)為球心，分別以地面中心站測(cè)定得到的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑，在三維空間中畫出兩個(gè)球面。這兩個(gè)球面的交集，是一條空間圓弧，用戶終端必然位于這條圓弧之上的某一個(gè)點(diǎn)。

第二步，要在這條圓弧上唯一地確定用戶位置，還需要第三個(gè)約束條件。北斗系統(tǒng)引入的，是地面中心站內(nèi)置的數(shù)字高程模型。該模型以地球質(zhì)心為原點(diǎn)，描述了地球表面的起伏形態(tài)，本質(zhì)上提供了一組以地心為基準(zhǔn)、隨地理位置變化的高程約束曲面。將第一步得到的空間圓弧與這一高程約束曲面進(jìn)行數(shù)學(xué)聯(lián)立求解，理論上即可獲得用戶的三維坐標(biāo)。

中心站主導(dǎo)的集中式定位流程

與傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)"用戶自主解算"的模式不同，北斗雙星定位是一種集中式的定位機(jī)制。用戶終端首先向其中一顆衛(wèi)星發(fā)送定位請(qǐng)求，該請(qǐng)求經(jīng)衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)至地面中心站；中心站完成距離測(cè)量與位置解算后，再將坐標(biāo)結(jié)果通過(guò)衛(wèi)星回傳至用戶終端。整個(gè)交互過(guò)程通常在兩到三秒內(nèi)完成，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的冷啟動(dòng)定位耗時(shí)。

這種機(jī)制的優(yōu)勢(shì)在于定位響應(yīng)速度快、用戶終端設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是定位精度受限于高程模型的準(zhǔn)確性，且用戶容量受上行鏈路資源制約。正是這些特性，決定了雙星定位在特定的應(yīng)用場(chǎng)景中，依然具備獨(dú)特的存在價(jià)值。

轉(zhuǎn)自：互聯(lián)網(wǎng)