北斗导航安全稳定高精度

北斗导航:安全、稳定、高精度(知新)。


2020年6月23日9: 43,长征三号乙从西昌发射场发射了第30颗北斗三号卫星。经过1541秒的飞行,卫星和火箭准时分离。火箭监控摄像头传回的图像显示在大屏幕上:卫星聚集的太阳翼缓缓展开,闪耀着金色的光芒,像鲲鹏的翅膀一样,在距离地面200多公里的太空中翱翔,掠过浩瀚的大海,掠过长长的白云,飞向距离地面36000公里的天空。这幅令人眼花缭乱的画面通过电视直播清晰地呈现给全世界的观众。“火箭”的成功发射、星箭的顺利分离以及卫星太阳能翼的部署只是卫星进入太空的第一步。这颗地球同步轨道(GEO)卫星将通过自己的发动机将其近地点推至36,000公里,并将与赤道平面的倾角从28.5度推至0度,最后停留在东经110.5度的赤道上,保持其与地球的固定距离。这颗卫星吸引了如此多的关注,因为它是组成北斗三号卫星星座的所有30颗卫星的终结星,也是三颗地球同步轨道卫星的终结星。它的成功发射使北斗三号星座联网任务圆满结束。


2020年7月31日,习近平总书记在人民大会堂郑重宣布:“北斗三号全球卫星导航系统正式开通!”这次开幕式具有重大的里程碑意义。


促进自主研发


在此之前,2019年11月,三颗北斗-3倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星最终发射完成,亚星点的轨道始终走在东经118度。在一个8字大的中心,服务亚太地区南北走向;12月,北斗三号的24颗中轨道卫星最终发射完成,子卫星点的轨迹似乎穿越了南北55度范围内的波浪线,服务于世界各地。由三个不同轨道组成的星座是北斗的独特设计,是继承与发展相结合、区域服务与全球服务侧重点不同的体现,是中国卫星导航自主创新和发展进程的结晶。20世纪70年代,我们梦想建造自己的“灯塔”卫星导航系统。结合当时国内的经济技术条件,中国科学家创新性地提出了双星定位的想法。1994年,“北斗一号”项目启动,为中国及其周边地区服务,系统建设于2000年12月完成,使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个拥有独立卫星导航系统的国家。随后,北斗二号于2004年开始建设,2012年,5GEO 5IGSO 4MEO全面建成,为亚太地区的区域导航系统服务,为亚太地区提供导航和授时服务。


在此之前,2019年11月,三颗北斗-3倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星最终发射完成,亚星点的轨道始终走在东经118度。在一个8字大的中心,服务亚太地区南北走向;12月,北斗三号的24颗中轨道卫星最终发射完成,子卫星点的轨迹似乎穿越了南北55度范围内的波浪线,服务于世界各地。由三个不同轨道组成的星座是北斗的独特设计,是继承与发展相结合、区域服务与全球服务侧重点不同的体现,是中国卫星导航自主创新和发展进程的结晶。20世纪70年代,我们梦想建造自己的“灯塔”卫星导航系统。结合当时国内的经济技术条件,中国科学家创新性地提出了双星定位的想法。1994年,“北斗一号”项目启动,为中国及其周边地区服务,系统建设于2000年12月完成,使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个拥有独立卫星导航系统的国家。随后,北斗二号于2004年开始建设,2012年,5GEO 5IGSO 4MEO全面建成,为亚太地区的区域导航系统服务,为亚太地区提供导航和授时服务。


2009年,以实现全球导航服务为目标,开始了北斗三号的开发进程。当时,他们面临着几大困难和挑战。首先,北斗三号应该与北斗二号平滑连接,使用时要考虑老用户。因此,北斗三号在设计上保留了北斗二号的一些信号。第二,北斗三号服务将从区域性走向全球性,这就要求我们在世界各地建立监测和注射站。美国、俄罗斯和欧洲等国家正在走全球部署之路。如果北斗也选择这个方案,不仅会有技术和经济问题,还会有其他不确定的风险。因此,在系统顶层设计中,采用星间链路进行星间测距、定时和数据传输,并采用最先进的Ka波段相控阵天线技术,提高了传输速率,保证了测距精度优于1厘米,使卫星与卫星、卫星与地面站成为互联网络,实现了全球在轨卫星系统中最先进的星间链路技术——一星全Netcom 3354。同时,为了服务全世界,我们必须与其他卫星导航系统竞争,我们必须达到世界级的性能和服务水平。因此,我们进行了创新


经过北斗科研团队的艰苦努力,北斗三号系统经过了十年的研究、测试和开发,最终为世界带来了六大服务功能。


首先,全球导航和定位时间服务。这是卫星导航系统的核心功能。测得的定位精度约为3米,计时精度为十亿分之一秒,居世界卫星导航系统前列;二是全球短信通讯服务,每次可发送560位信息,可包含40个汉字,每小时可提供30万条服务;三是承担国际搜救任务,与其他系统共同提供国际搜救服务;四是区域定位定时和消息通信服务,即时开启后可快速定位,每次可发送14000位信息,可包含1000个汉字,每小时可提供1000多万次服务;第五个是区域卫星增强服务(SBAS),其定位精度约为1米,良好的警报时间不到6秒;第六,区域精确点定位服务将定位精度提高到实时分米级,之后达到厘米级甚至毫米级。


可以说,每一项功能性服务都充满了北斗特色和中国情怀。如今,高精度全球定位和定时已经广泛应用于陆地、海洋、空中和各行各业。中国的飞机和船只在世界各地都有北斗卫星伴随,我们在世界的每个角落都有北斗信号导航。北斗卫星导航系统与世界其他卫星导航系统兼容并共享,为全球用户贡献中国的力量。短消息通信功能可用于消息、图片和语音等数据传输服务,并可在移动信号难以覆盖的地区(如海洋和沙漠)用作通信和紧急救援的手段。例如,我们的渔船可以通过北斗定位和消息通信了解海洋和气象情况,向家人报告其位置和安全情况,并在紧急情况下及时发出遇险信息。如今,信息通信服务走向全球,可以为全球范围内的航空、航海等特殊用户提供运行监控和应急通信服务。中国大型飞机的设计中增加了北斗短信等应用,空中交通管制可以随时了解飞机的位置和状态。卫星增强服务也已应用于飞机导航和着陆。精密单点定位服务应用于地质、地貌和水文监测,能够提前预测灾害,确保人民生命财产安全。此外,它还用于精密测绘、自动驾驶、建筑物变形监测等。这充分证明了中国的准确性。


建设卫星导航系统,为国防建设提供安全可靠的应用保障,保障电力、金融、通信等关系国计民生的基础设施的导航信号安全。目前,北斗卫星导航系统已广泛应用于国家安全和社会经济领域,促进了我国导航产业的发展。同时,北斗卫星导航系统作为中国美丽的名片,已经成为联合国全球卫星导航系统的核心供应商,得到越来越多国际组织的认可,服务于全球100多个国家。“北斗三号”全球卫星导航系统已经全面建成,将为全球提供安全、可靠、持续、稳定的高精度导航、定位和授时服务。未来,导航定位技术的国际竞争将更加激烈。北斗人将继续发扬“自主创新、开放融合、同心同德、追求卓越”的新时代北斗精神,进一步提升系统性能水平,不断拓展服务范围,延伸至深空、水下和室内,进一步整合导航和通信,打造更加无处不在、集成化、智能化的组合导航定位授时系统,更好地服务世界、造福人类。


(作者是的总设计师


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