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耿濤:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與突破(2)

二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展歷程

(一)標(biāo)識

北斗系統(tǒng)的標(biāo)識是由幾個(gè)部分來組成的:一是北斗星;二是太極陰陽魚,二者共同代表著中國的傳統(tǒng)文化、古代用來辨識方位的依據(jù);三是網(wǎng)格化的地球;四是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的中英文標(biāo)識,表示著北斗系統(tǒng)是一個(gè)全球的開放兼容的系統(tǒng)。其中,標(biāo)識的顏色有:代表著太空的藍(lán)色與代表著我們的航天事業(yè)的淺藍(lán)色??倛D形是圓形,代表了中國傳統(tǒng)文化的“圓滿”意思。

(二)三步走發(fā)展戰(zhàn)略

北斗系統(tǒng)目前正在經(jīng)歷三步走發(fā)展戰(zhàn)略,這一戰(zhàn)略是根據(jù)我國國情而提出的。北斗一號,解決了我們國家有無衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的問題,是一種區(qū)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、一種有源的導(dǎo)航系統(tǒng)。所謂有源,就是用戶在定位時(shí)必須要朝衛(wèi)星發(fā)送請求定位信號,衛(wèi)星接收到請求信號之后通過地面處理再把定位信息反送給用戶,這樣一是不利于保密,二是地面控制部分需要接收每個(gè)用戶發(fā)送的請求,存在著用戶數(shù)量的限制。為了解決上述問題,我們開發(fā)了北斗二號。北斗二號最重要的就是從有源系統(tǒng)變成了無源系統(tǒng),也就是用戶不再需要朝衛(wèi)星發(fā)送請求信號,也就沒有了用戶數(shù)量的限制。但是,北斗二號仍然是區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng),只能在我國與周邊國家內(nèi)服務(wù)。目前,我們正在建設(shè)的北斗三號是從區(qū)域變成了全球的無源導(dǎo)航系統(tǒng)。這就是三步走發(fā)展戰(zhàn)略,其中北斗二號仍然在使用,北斗三號正在組網(wǎng)部署,預(yù)計(jì)2020年底完成。截至2019年9月,我們總共發(fā)射了48顆衛(wèi)星,包括北斗一、北斗二和北斗三。2017年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)榮獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)——“實(shí)現(xiàn)了國際衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域和我國航天領(lǐng)域的多個(gè)首創(chuàng),走出了一條符合我國國情、獨(dú)具特色的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路”。

1.北斗一號區(qū)域系統(tǒng)

1994年,我們啟動(dòng)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè);2003年,北斗一號具備了區(qū)域、有源的服務(wù)能力。北斗一號的衛(wèi)星空間部分,是由兩顆GEO衛(wèi)星加上一顆在軌的備份衛(wèi)星構(gòu)成,可以實(shí)現(xiàn)20米的定位精度和100納秒的授時(shí)精度,服務(wù)范圍是中國全境及其周邊部分地區(qū)。

2.北斗二號區(qū)域系統(tǒng)

北斗二號是2004年啟動(dòng)建設(shè),2012年朝全世界公開,具有了區(qū)域無源服務(wù)能力。相對于北斗一號,北斗二號的定位精度和授時(shí)精度都有了很大的提高,其中定位精度達(dá)到了10米,授時(shí)精度提高到了20納秒。此外,除了北斗一號的定位、通信、授時(shí)功能,北斗二號還增加了差分增強(qiáng)功能,可以通過該功能實(shí)現(xiàn)1米的定位精度。北斗二號的空間星座由5顆GEO衛(wèi)星、5顆IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星共14顆衛(wèi)星組成,是世界上第一個(gè)公開服務(wù)的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),也是第一次將定位、授時(shí)、短信、差分增強(qiáng)等業(yè)務(wù)融為一體。通過5顆GEO衛(wèi)星、5顆IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星,我們可以實(shí)現(xiàn)位置的共享、管控、報(bào)告,其中北斗系統(tǒng)的定位性能和GPS系統(tǒng)相比只有很小差異,優(yōu)于GLONASS。

4.北斗三號全球系統(tǒng)

2020年,我們將會(huì)擁有具備全球無源服務(wù)能力的北斗三號。北斗三號具備的功能又得到了進(jìn)一步擴(kuò)大,包括導(dǎo)航定位、區(qū)域的和全球的短報(bào)文通信、星基增強(qiáng)、國際搜救、精密單點(diǎn)定位,共6項(xiàng)服務(wù)。北斗三號的星座由3顆GEO衛(wèi)星、3顆IGSO衛(wèi)星和24顆MEO衛(wèi)星組成,可以實(shí)現(xiàn)5到10米的定位精度、10至20納秒的授時(shí)精度、亞太0.1m/s全球0.2m/s的測速精度。

北斗三號的建設(shè)分成了三個(gè)階段:2016年建成試驗(yàn)系統(tǒng),發(fā)射了2顆IGSO衛(wèi)星和3顆MEO衛(wèi)星,進(jìn)行了在軌驗(yàn)證;2018年發(fā)射19顆衛(wèi)星,形成了北斗三號的基本系統(tǒng),可以向“一帶一路”有關(guān)國家和地區(qū)提供服務(wù);2020年形成3顆GEO衛(wèi)星、3顆IGSO衛(wèi)星和24顆MEO衛(wèi)星的完整系統(tǒng)。

(1)導(dǎo)航定位服務(wù)

2019年,我們進(jìn)行了一次導(dǎo)航定位服務(wù)的測試。從測試結(jié)果上看,北斗三號的定位精度在水平上是3到5米、在高程上是6到8米。

(2)短報(bào)文通信服務(wù)

短報(bào)文通信是我們國家一個(gè)重大的特色。北斗三號提供的區(qū)域的短報(bào)文通信服務(wù),容量由先前的120個(gè)漢字增加到1000個(gè)漢字;全球短報(bào)文通訊服務(wù)通過14顆MEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn),報(bào)文長度為40個(gè)漢字。

(3)星基增強(qiáng)服務(wù)

星基增強(qiáng)服務(wù)(SBAS)的定位精度是1米左右,服務(wù)區(qū)域是東經(jīng)75度到135度、北緯10度到55度的中國及周邊地區(qū)。

(4)國際搜救服務(wù)

國際搜救服務(wù)是通過6顆MEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的全球的搜救服務(wù)。

(5)精密單點(diǎn)定位服務(wù)

精密單點(diǎn)定位是通過3顆GEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的亞太區(qū)域的定位系統(tǒng),靜態(tài)可以達(dá)到厘米級的定位,動(dòng)態(tài)可以達(dá)到分米級的定位,所以北斗三號在定位精度上又得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。

上述內(nèi)容就是北斗系統(tǒng)提供的6類服務(wù)。我們服務(wù)的特色就是服務(wù)全球、突出重點(diǎn),即:在全球有導(dǎo)航定位、全球短報(bào)文通信和國際搜救;在亞太特別是在中國區(qū)域有星基增強(qiáng)、精密定位和區(qū)域短報(bào)文通信。相較于GPS、GLONASS和伽利略系統(tǒng),短報(bào)文通訊服務(wù)是北斗三號的一個(gè)非常重要的亮點(diǎn),此外我們具備獨(dú)特的星基增強(qiáng)服務(wù)。

責(zé)任編輯:王瑱校對:吳自強(qiáng)最后修改:
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