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中国国防报:北斗三号,“很中国”

 

北斗三号成功发射

 

 11月19日,长征三号乙运载火箭以“一箭双星”发射方式顺利将我国第18、19颗北斗三号导航卫星送入太空。至此,北斗三号卫星导航系统基本系统星座部署圆满完成,中国“北斗”迈出从区域走向全球的“关键一步”。

亮点多多

北斗三号卫星导航系统采用时间测距原理,用户同时接收多个定位卫星的广播信号,从而计算出自己的所在位置。与国外卫星导航系统不同,北斗三号卫星导航系统综合采用无源和有源相结合方式,且星座是由3种轨道卫星组成。

到2020年,我国将建成由30颗北斗三号卫星(3颗地球静止轨道卫星+3颗倾斜地球同步轨道卫星+24颗中圆地球轨道卫星)组成的全球卫星导航星座,加上备份星,整个星座将由35颗卫星组成。其中,中圆地球轨道卫星主要用于导航、定位和授时等;倾斜地球同步轨道卫星和地球静止轨道卫星主要用于传送短报文和星基增强等。

北斗三号卫星导航系统具有高精度、高可靠、高保险、多功能等特点,另外,相比其他卫星导航系统,它还具备诸多特色。例如,空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,且高轨卫星更多,所以抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区,这一优势更明显;可提供多频导航信号,并通过多频信号组合使用的方式提高服务精度;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5大功能。

作为全球唯一由3种轨道卫星构成的导航系统,北斗三号卫星导航系统还可按照国际标准增加全球搜救、全球位置报告和星基增强等拓展服务。另外,在北斗二号区域导航卫星系统向北斗三号卫星导航系统过渡中,能够确保老用户“无感知”,实现顺利过渡。

性能优异

与北斗二号区域卫星导航系统相比,北斗三号卫星导航系统的性能大大提高。例如,服务范围为全球;定位精度为2.5米至5米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为20纳秒;每条短信字数由120字增加到1000字。另外,北斗三号卫星导航系统还将为民用用户免费提供约10米精度的定位服务,0.2米/秒的测速服务,为付费用户提供更高精度等级的服务。

未来,北斗三号卫星导航系统还可提供米级、亚米级、分米级,甚至厘米级服务,届时,其定位精度将与GPS媲美。定位精度达到厘米级时,不仅能服务汽车导航和自动驾驶,还有助于无人机送货。

北斗三号卫星导航系统还拥有更高的时间精度,它采用我国新型高精度铷原子钟和氢原子钟,综合指标达到国际领先水平,精度相当于300万年误差1秒。原子钟技术的进步,直接推动北斗三号卫星导航系统的定位精度由十米量级向米级跨越,测速和授时精度同步提高一个量级。据悉,“北斗”立项之初,我国原计划从国外购买原子钟,但对方不是拒绝就是开出天价。最后,我国决定自行研制。实践证明,我国自主研制的原子钟性能更好。

可靠稳定

北斗三号卫星导航系统在精度和可靠性上有很大提高。例如,单星设计寿命提高为10至12年,并首次提出“保证服务不间断”指标。这是由于北斗三号卫星导航系统星座首次配备相控阵星间链路,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。星间链路还是实现自主导航的关键,不仅使卫星之间实现相互通信和数据传输,还能相互测距,自动“保持队形”,减轻地面管理维护压力。

北斗三号卫星导航系统具备卫星在轨自主完好性监测功能,这在世界上尚属首次。这一功能对民航、自动驾驶等生命安全领域用户来说,极具实用价值。

北斗三号卫星导航系统还采用多项新技术提高卫星的抗干扰能力,非计划中断指标达到国际先进水平。它还采用多重“加固”措施,最大限度增强系统的保险系数。例如,卫星有备份;多台铷原子钟一起工作,形成“双保险”;采用软件冗余、故障自我诊断和自我修复等措施;采用交互支持的信息融合技术,拓展卫星上行能力,提高系统可靠性等。

俄罗斯专家表示,北斗三号卫星导航系统将比美国GPS和俄罗斯的“格洛纳斯”更稳定。

特别值得点赞的是,北斗三号卫星导航系统的卫星部件全部实现国产化。在该项目前期论证中,研制团队明确提出元器件和器部件国产化自主可控的目标。如今,卫星上所使用的部件全部实现国产化。国产化作为北斗系统工程的一个重要特征,对我国基础工业有极大的推动和牵引作用,同时国家工业基础进步也保证了“北斗”工程的发展,两者互相促进,充分展现我国的综合实力和创新能力。

前景广阔

2009年,北斗三号工程启动。北斗三号卫星导航系统按照最简系统、基本系统、全球系统三步实施组网。2018年3月底已建成由8颗北斗三号导航卫星组成的最简系统,2018年11月19日建成由19颗北斗三号导航卫星组成的基本系统,2020年将建成由30颗北斗三号导航卫星组成的全球导航系统。届时,北斗三号卫星导航系统的服务范围将覆盖全球,可面向全球用户提供全天候、全天时、高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

到2035年前,“北斗”系统还将建成更加“泛在、融合、智能”的综合时空体系,即以“北斗”系统为核心,建成天地一体、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,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,为全球用户提供更优质服务。