35.请阅读《北斗全球卫星导航系统--夜空中最亮的星》并回答问题。
北斗全球卫星导航系统--夜空中最亮的星
2020年6月23日,北斗三号最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发射中心发射升空。北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
在我国长期航天技术积累和导航系统技术发展的后发优势下,我国采取了一套与其他任一导航系统都截然不同的思路:北斗是唯一采用三种轨道搭配的星座。
目前另外三个全球卫星定位系统都采用距离地面20000千米左右的中圆卫星轨道,而北斗是唯一采用三种轨道搭配的星座:27颗卫星处在距离地面21500千米的中圆轨道,分布在三个轨道面上,保持55度倾角;5颗卫星采取赤道上空35800千米高的地球静止轨道;3颗卫星处在地球同步轨道(也接近35800千米高)、保持约55度倾角。
这样带来一定好处:卫星定位需要接收机收到至少4颗卫星信号。27颗中圆轨道卫星为主力,围绕地球一圈的轨道周期约为12小时,可以保持对全球范围内任一点的稳定覆盖,在任意时间、任意地点观测到6颗星以上,符合常规卫星定位系统需求。55度倾角的设计,也增加了对人口稠密的地球中低纬度区域覆盖。
卫星定位系统的原理并不复杂。卫星在向接收端发送自己位置信息时,会附上信息发出的时间,GPS终端接收到信息后,用当前时间减去发送时间,得到信息传播的时间。用信息传播时间乘信息传播的速度(光速),我们就能得出终端与卫星的距离。
理论上来说,只要我们能得到用户终端与四个不共面卫星的距离,就能在三维空间中确定用户终端所在的位置。
在卫星定位系统中最核心的部分就是要准确测量卫星信号的传播时间。失之毫厘,谬以千里。任何一点细微的时间误差乘上光速,得到的距离误差都会被放大很多倍。在卫星导航系统中,1纳秒(十亿分之一秒)的时间误差将导致0.3米的距离误差。为了尽可能地减小时间误差,在卫星定位系统中我们使用的是目前最精确的时间测量工具--原子钟。原子会不停地发生振荡,振荡的频率是原子的固有频率,不会受温度和压力的影响改变。原子钟正是利用这一原理制成。原子钟的精度非常高,数千万年才会差1秒。目前世界上可以提供精确定位的全球定位系统,即美国的GPS定位系统、俄罗斯的格洛纳斯定位系统、中国的北斗定位系统、欧盟的伽利略定位系统全部使用了原子钟来测定时间。将原子钟称为卫星定位系统的心脏一点也不夸张。
随着北斗系统建设和服务能力的发展,相关产品已广泛应用于各个领域,逐步渗透到人类社会生产、生活的方方面面。在定位导航、灾害监测、工程建设、海洋开发等各个方面都能大放异彩。并且北斗也广泛应用于大众生活,比如电子商务、智能手机、智能穿戴、居家养老等等。
未来,到2035年,以北斗系统为核心,建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。
阅读上述文章请回答下面问题:
(1)如果测量卫星信号的传播时间的时间误差是1毫秒,那么将导致的距离误差是____________。
(2)原子钟的原理是______________________________________________。
(3)确定一个位置,至少需要接收______颗卫星的信号。
(4)结合自己的生活谈谈北斗全球卫星导航系统给你的生活带来哪些便利?