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北斗衛星導航系統性能突飛猛進 定位精度達到米級

時間:2018-03-09 09:28來源:GPS之家 作者:劉萍 點擊:
當今世界,GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衛星導航系統爭奇斗艷,若全部建成,全球導航衛星將達百顆以上。北斗系統始終踐行“中國的北斗,世界的北斗”理念,要與其他衛星導航系統相互兼容、共同發展,造福全球“一家人”。

近日,全國政協委員、北斗衛星導航系統總設計師楊長風接受媒體采訪時表示,接連發射的6顆北斗三號實現組網,用以驗證北斗衛星導航系統全球組網的基本框架。這6顆衛星就包括于2月12日發射的第二十八、二十九顆北斗導航衛星。而這只是2018年北斗“大戲”的序幕。

 
據全國政協委員、中國航天科技集團五院(以下簡稱五院)黨委書記趙小津介紹,2018年北斗三號計劃實施10次發射任務,共發射18顆衛星,為“一帶一路”沿線國家和地區提供基本服務,并為2020年完成30余顆衛星組網、實現全球服務打下關鍵基礎。后續,我國還將以北斗系統為核心,構建國家綜合導航定位授時體系,將在天空、地面、水下、室內構成完整體系,顯著提升國家時空信息服務能力。
 
媲美GPS 北斗只差幾顆星
 
作為我國科技領域中長期發展規劃的16項重大專項之一,建設高性能、高可靠的北斗全球衛星導航系統,既是對北斗區域系統的完善與升級,也是瞄準世界一流衛星導航系統的攀登。
 
五院北斗三號工程副總設計師、衛星首席總設計師謝軍介紹,相比北斗二號區域系統,北斗三號實現了多項關鍵技術突破,能為用戶提供更優質的服務。系統建成后,性能將與GPS相當。
 
北斗系統不可能像GPS那樣,在全球建立地面測控站。為解決境外衛星數據傳輸問題,研制團隊采取星間、星地傳輸功能一體化設計,實現了衛星與衛星、衛星與地面站的鏈路互通。即使地面站無法直接聯系飛在地球另一面的北斗衛星,但通過衛星之間的通信,也能實現數據的傳輸。同時,星間鏈路技術還能通過全新網絡協議、管理策略和路由策略,讓北斗衛星相互測距,自動“保持隊形”,減輕地面管理維護壓力。
 
衛星導航系統的可靠性、連續性面臨著苛刻的要求,其服務一旦中斷,國家和社會的正常運行會受到很大影響。五院北斗三號衛星總指揮遲軍介紹,北斗三號衛星具備60天以上完全自主運行能力,即使地面站出現故障,仍能夠正常在軌工作。同時該衛星憑借多項可靠性措施,具備故障自我診斷、修復能力,設計壽命達10年以上。
 
星載原子鐘是確保導航定位精度的關鍵設備。北斗三號衛星配置了五院西安分院抓總研制的新一代銣原子鐘,其頻率穩定度較北斗二號系統提高了10倍,達到世界先進水平。這將使北斗導航系統的定位精度由10米級跨越至米級,測速和授時精度也同步提高一個量級。同時北斗三號衛星還將配置中國航天科工集團二院203所新研制的氫原子鐘,其質量和功耗比銣原子鐘大,但穩定性和漂移率等指標更優。兩種原子鐘配合應用,將力助北斗導航“指哪兒到哪兒”。
 
由“高大上”到“接地氣” 大眾應用觸手可及
 
中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其于2017年12月在國新辦發布會上介紹,北斗與互聯網、云計算、大數據融合,建成高精度時空信息云服務平臺,推出全球首個支持北斗的加速輔助定位系統服務覆蓋200多個國家和地區,用戶突破1億,日服務達2億次。
 
目前北斗系統已形成包括基礎產品、應用終端、運行服務等較為完整的北斗產業體系。
 
通過開展北斗行業示范,衛星導航與國民經濟各行業實現了深度融合:全國有480萬輛營運車輛安裝北斗兼容終端,形成了全球最大的北斗車聯網平臺,有效加強了道路營運車輛監控效率,提高了道路運輸安全水平。交通運輸部發布的數據顯示,2016年道路運輸重大事故率和人員傷亡率相比2012年分別下降約50%。此外,全國4萬余艘漁船安裝北斗,累計救助漁民上萬人;借助北斗系統,突發重大災情上報時間縮短至1小時內,應急救援響應效率提升2倍;基于北斗的高精度服務已用于精細農業、危房監測、無人駕駛等領域。
 
不僅如此,“5年來,北斗由‘高大上’轉為‘接地氣’。”冉承其說,北斗系統的大眾應用也觸手可及。世界主流手機芯片大都支持北斗,國內銷售的智能手機北斗正成為標配;在北京,已有3萬多輛出租車、兩萬余輛公交車安裝北斗;1500輛物流貨車及1.9萬名配送員,使用北斗終端和手環接入物流云平臺,實現實時調度;共享單車配裝北斗實現精細管理;支持北斗的手表、手環、學生卡,更加方便人們日常生活。
 
既要做中國的北斗 也要做世界的北斗
 
2017年12月上旬,中美雙方簽署《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》(簡稱《聲明》),兩大衛星導航系統將實現民用信號互操作。中科院國家授時中心副主任盧曉春認為,該協議的簽署具有歷史意義,將為用戶帶來更優質、便捷的服務。
 
此次《聲明》指出,北斗衛星導航系統與GPS全球衛星導航系統在國際電聯框架下實現射頻兼容,兩系統民用信號B1C和L1C實現互操作。用戶可以同時使用北斗和GPS民用信號,無需顯著增加成本就可以享受到更好的服務。
 
盧曉春介紹,根據衛星導航系統的工作原理,接收機需要同時“看到”至少4顆導航衛星,才能實現定位。如果使用單一導航系統,可能在某一區域上空衛星數量有限,冗余不足,一旦接收機與某顆衛星斷開聯系,會影響定位服務的持續性。北斗與GPS實現互操作以后,相當于把原本各自為戰的導航系統整合在一起。用戶用一臺接收機能同時接收兩個系統的衛星信號,GPS衛星數量不夠,還有北斗衛星,這樣一來定位的穩定性和精度會更高。
 
當今世界,GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衛星導航系統爭奇斗艷,若全部建成,全球導航衛星將達百顆以上。北斗系統始終踐行“中國的北斗,世界的北斗”理念,要與其他衛星導航系統相互兼容、共同發展,造福全球“一家人”。
 
在這一原則指導下,北斗系統設計了兼容互操作技術,為用戶能在終端上接收多個信號提供了基礎,由此帶來的便利性將保證全球用戶利益的最大化。
 
冉承其說,多年來我國持續推動北斗系統國際化發展,積極務實開展國際交流與合作。其中,中美將開展北斗新增全球信號兼容與互操作協調,并推動增強系統及民航應用、民用服務與監測評估等領域合作;中俄于2016年11月全面啟動衛星導航監測評估服務平臺、北斗與格洛納斯跨境運輸車輛聯合應用示范、衛星導航芯片聯合設計中心等7個合作項目,目前正在推進星基增強系統、衛星導航領域教育培訓項目等新合作;中歐已完成北斗與伽利略系統導航頻段的首輪頻率協調,協商建立了兩系統兼容與互操作等領域交流合作機制。此外,我國還積極推動北斗系統進入國際民航、國際海事、移動通信等國際組織相關標準,并廣泛參與國際衛星導航組織活動。
 
如今,中國北斗已敞開胸懷,等待世界的接納。
(責任編輯:張正軍)
[ GPSUU整理發布,版權歸原作者所有。]

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