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中国的北斗 世界的北斗

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发布时间: 2017-11-14 09:14:26来源: 科技日报

随着北斗三号导航卫星的顺利升空,作为世界唯一由3种轨道卫星构成的导航系统,北斗三号将能提供媲美GPS的定位精度和可靠性,并具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。届时,一个由北斗为核心的天地一体、覆盖无缝、安全可信、高效便捷的国家综合定位、导航和授时体系将逐步形成。

2017年11月5日,长征三号乙运载火箭以“一箭双星”的发射方式顺利将我国第三代导航卫星——北斗三号的首批组网卫星(2颗)送入太空,它标志着我国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。

北斗三号全球卫星导航系统是一种采用时间测距原理,即供用户测量导航信号传播时间来求出距离进行导航定位。但它与国外全球卫星导航系统不同,综合采用了无源和有源相结合的方式,且星座都由地球中圆轨道导航卫星、倾斜地球同步轨道导航卫星和地球静止轨道导航卫星组成。

从2017年—2020年,我国将先后发射35颗北斗三号导航卫星(5颗静止轨道卫星+3颗倾斜地球同步轨道卫星+27颗中圆轨道卫星)。北斗三号的中圆地球轨道卫星具备卫星无线电导航业务和星间链路功能,其倾斜地球同步轨道卫星、地球静止轨道卫星具备卫星无线电导航业务、卫星无线电测定业务、星间链路功能。作为世界上唯一的由3种轨道卫星构成的导航系统,北斗三号未来还将按照国际标准增加全球搜救、全球位置报告、星基增强等拓展服务。

其服务范围为全球;定位精度为2.5~5米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为20纳秒;每次短信字数也增加了。随着“北斗”地基增强系统提供初始服务,它还可提供米级、亚米级、分米级,甚至厘米级的服务,届时,“北斗”的定位精度将与美国GPS相媲美。

具有高精度、高可靠、高保险、多功能的“北斗”全球卫星导航系统有一些美国、俄罗斯和欧洲全球卫星导航系统不具备的性能和特点,例如,其空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,且与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,因此抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区性能特点更为明显;北斗三号可提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度;该卫星系统创新融合了导航与通信能力,具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

北斗三号卫星在精度和可靠性上都有很大的提高,单星设计寿命由以前的8年提高到10-12年,并首次提出“保证服务不间断”指标。其最大特色是星座首次配备了相控阵星间链路(在卫星之间搭建的通信测量链路),解决了境外监测卫星的难题,大大减少对地面站的依赖,提高整个系统的定位和服务精度。

另外,北斗三号卫星采用我国新型高精度铷原子钟和氢原子钟。与北斗二号卫星采用的原子钟相比,北斗三号上的原子钟每天的频率稳定度提高了10倍,综合指标达到国际领先水平。

北斗三号采用了新型导航信号调制体制,能显著提高卫星导航信号的抗干扰能力和测距精度,为信号扩容提供了基础。卫星具备下行导航信号体制重构能力,可根据未来发展和技术进步需要进一步升级改进。其全新的导航信号体制和强大的在轨重构功能,将极大地提升用户体验。

该卫星还在世界上首次实现了卫星的在轨自主完好性监测功能,这一功能对民航、自动驾驶等生命安全领域用户来说,具有极强的实用价值。为了保证“北斗”卫星导航系统安全、持续、稳定发展,连续可靠自主运行,北斗三号使用了更多的国产关键元器件和部件产品。

北斗三号进一步提升了连续性、稳定性和可用性的指标,采用多项新技术提高了卫星的抗干扰能力,非计划中断指标为每年0.4次,达到国际先进水平。它采用了多重可靠性“加固”措施,可最大限度增强系统的保险系数。

根据计划,2018年前后完成18颗北斗三号卫星发射,届时将面向“一带一路”国家和地区提供基本服务。到2020年左右,北斗三号系统面向全球提供全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。“北斗”发展蓝图是构建国家综合定位、导航和授时体系建设,以“北斗”系统为核心,建成天地一体(包括太空、地面、水下、室内)、覆盖无缝、安全可信、高效便捷的国家综合定位、导航和授时体系,显著提升国家时空信息服务能力,满足国家安全和国民经济需求,为全球用户提供更为优质的服务。(柯 谱)

(责编:tibet)

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