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北斗導航性能將迎來大幅提升 定位精度達到“米”級

2018-03-12
關鍵詞: 北斗導航 定位精度

  3月1日,全國政協(xié)委員、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風接受媒體采訪時表示,接連發(fā)射的6顆北斗三號實現(xiàn)組網(wǎng),用以驗證北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球組網(wǎng)的基本框架。這6顆衛(wèi)星就包括于2月12日發(fā)射的第二十八、二十九顆北斗導航衛(wèi)星。而這只是2018年北斗“大戲”的序幕。

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  據(jù)全國政協(xié)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(fā)射任務,共發(fā)射18顆衛(wèi)星,為“一帶一路”沿線國家和地區(qū)提供基本服務,并為2020年完成30余顆衛(wèi)星組網(wǎng)、實現(xiàn)全球服務打下關鍵基礎。后續(xù),我國還將以北斗系統(tǒng)為核心,構(gòu)建國家綜合導航定位授時體系,將在天空、地面、水下、室內(nèi)構(gòu)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(fā)展規(guī)劃的16項重大專項之一,建設高性能、高可靠的北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),既是對北斗區(qū)域系統(tǒng)的完善與升級,也是瞄準世界一流衛(wèi)星導航系統(tǒng)的攀登。

  五院北斗三號工程副總設計師、衛(wèi)星首席總設計師謝軍介紹,相比北斗二號區(qū)域系統(tǒng),北斗三號實現(xiàn)了多項關鍵技術突破,能為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務。系統(tǒng)建成后,性能將與GPS相當。

  北斗系統(tǒng)不可能像GPS那樣,在全球建立地面測控站。為解決境外衛(wèi)星數(shù)據(jù)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(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通。即使地面站無法直接聯(lián)系飛在地球另一面的北斗衛(wèi)星,但通過衛(wèi)星之間的通信,也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。同時,星間鏈路技術還能通過全新網(wǎng)絡協(xié)議、管理策略和路由策略,讓北斗衛(wèi)星相互測距,自動“保持隊形”,減輕地面管理維護壓力。

  衛(wèi)星導航系統(tǒng)的可靠性、連續(xù)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(wèi)星總指揮遲軍介紹,北斗三號衛(wèi)星具備60天以上完全自主運行能力,即使地面站出現(xiàn)故障,仍能夠正常在軌工作。同時該衛(wèi)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(wèi)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(wěn)定度較北斗二號系統(tǒng)提高了10倍,達到世界先進水平。這將使北斗導航系統(tǒng)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(wèi)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(zhì)量和功耗比銣原子鐘大,但穩(wěn)定性和漂移率等指標更優(yōu)。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(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其于2017年12月在國新辦發(fā)布會上介紹,北斗與互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)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(tǒng)服務覆蓋200多個國家和地區(qū),用戶突破1億,日服務達2億次。

  目前北斗系統(tǒng)已形成包括基礎產(chǎn)品、應用終端、運行服務等較為完整的北斗產(chǎn)業(yè)體系。

  通過開展北斗行業(yè)示范,衛(wèi)星導航與國民經(jīng)濟各行業(yè)實現(xiàn)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(lián)網(wǎng)平臺,有效加強了道路營運車輛監(jiān)控效率,提高了道路運輸安全水平。交通運輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)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(tǒng),突發(fā)重大災情上報時間縮短至1小時內(nèi),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(nóng)業(yè)、危房監(jiān)測、無人駕駛等領域。

  不僅如此,“5年來,北斗由‘高大上’轉(zhuǎn)為‘接地氣’。”冉承其說,北斗系統(tǒng)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(nèi)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(huán)接入物流云平臺,實現(xiàn)實時調(diào)度;共享單車配裝北斗實現(xiàn)精細管理;支持北斗的手表、手環(huán)、學生卡,更加方便人們?nèi)粘I睢?/p>

  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(lián)合聲明》(簡稱《聲明》),兩大衛(wèi)星導航系統(tǒng)將實現(xiàn)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(xié)議的簽署具有歷史意義,將為用戶帶來更優(yōu)質(zhì)、便捷的服務。

  此次《聲明》指出,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GPS全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)在國際電聯(lián)框架下實現(xiàn)射頻兼容,兩系統(tǒng)民用信號B1C和L1C實現(xiàn)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(jù)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的工作原理,接收機需要同時“看到”至少4顆導航衛(wèi)星,才能實現(xiàn)定位。如果使用單一導航系統(tǒng),可能在某一區(qū)域上空衛(wèi)星數(shù)量有限,冗余不足,一旦接收機與某顆衛(wèi)星斷開聯(lián)系,會影響定位服務的持續(xù)性。北斗與GPS實現(xiàn)互操作以后,相當于把原本各自為戰(zhàn)的導航系統(tǒng)整合在一起。用戶用一臺接收機能同時接收兩個系統(tǒng)的衛(wèi)星信號,GPS衛(wèi)星數(shù)量不夠,還有北斗衛(wèi)星,這樣一來定位的穩(wěn)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(wèi)星導航系統(tǒng)爭奇斗艷,若全部建成,全球?qū)Ш叫l(wèi)星將達百顆以上。北斗系統(tǒng)始終踐行“中國的北斗,世界的北斗”理念,要與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)相互兼容、共同發(fā)展,造福全球“一家人”。

  在這一原則指導下,北斗系統(tǒng)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(xù)推動北斗系統(tǒng)國際化發(fā)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(xié)調(diào),并推動增強系統(tǒng)及民航應用、民用服務與監(jiān)測評估等領域合作;中俄于2016年11月全面啟動衛(wèi)星導航監(jiān)測評估服務平臺、北斗與格洛納斯跨境運輸車輛聯(lián)合應用示范、衛(wèi)星導航芯片聯(lián)合設計中心等7個合作項目,目前正在推進星基增強系統(tǒng)、衛(wèi)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(tǒng)導航頻段的首輪頻率協(xié)調(diào),協(xié)商建立了兩系統(tǒng)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(tǒng)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(wèi)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。


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