北鬥三號,「很中國」

2021-01-08 解放軍新聞傳播中心

來源:中國國防報 作者:柯譜

11月19日,長徵三號乙運載火箭以「一箭雙星」發射方式順利將我國第18、19顆北鬥三號導航衛星送入太空。至此,北鬥三號衛星導航系統基本系統星座部署圓滿完成,中國「北鬥」邁出從區域走向全球的「關鍵一步」。

亮點多多

北鬥三號衛星導航系統採用時間測距原理,用戶同時接收多個定位衛星的廣播信號,從而計算出自己的所在位置。與國外衛星導航系統不同,北鬥三號衛星導航系統綜合採用無源和有源相結合方式,且星座是由3種軌道衛星組成。

到2020年,我國將建成由30顆北鬥三號衛星(3顆地球靜止軌道衛星+3顆傾斜地球同步軌道衛星+24顆中圓地球軌道衛星)組成的全球衛星導航星座,加上備份星,整個星座將由35顆衛星組成。其中,中圓地球軌道衛星主要用於導航、定位和授時等;傾斜地球同步軌道衛星和地球靜止軌道衛星主要用於傳送短報文和星基增強等。

北鬥三號衛星導航系統具有高精度、高可靠、高保險、多功能等特點,另外,相比其他衛星導航系統,它還具備諸多特色。例如,空間段採用三種軌道衛星組成的混合星座,且高軌衛星更多,所以抗遮擋能力強,尤其在低緯度地區,這一優勢更明顯;可提供多頻導航信號,並通過多頻信號組合使用的方式提高服務精度;創新融合了導航與通信能力,具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務5大功能。

作為全球唯一由3種軌道衛星構成的導航系統,北鬥三號衛星導航系統還可按照國際標準增加全球搜救、全球位置報告和星基增強等拓展服務。另外,在北鬥二號區域導航衛星系統向北鬥三號衛星導航系統過渡中,能夠確保老用戶「無感知」,實現順利過渡。

性能優異

與北鬥二號區域衛星導航系統相比,北鬥三號衛星導航系統的性能大大提高。例如,服務範圍為全球;定位精度為2.5米至5米;測速精度為0.2米/秒;授時精度為20納秒;每條簡訊字數由120字增加到1000字。另外,北鬥三號衛星導航系統還將為民用用戶免費提供約10米精度的定位服務,0.2米/秒的測速服務,為付費用戶提供更高精度等級的服務。

未來,北鬥三號衛星導航系統還可提供米級、亞米級、分米級,甚至釐米級服務,屆時,其定位精度將與GPS媲美。定位精度達到釐米級時,不僅能服務汽車導航和自動駕駛,還有助於無人機送貨。

北鬥三號衛星導航系統還擁有更高的時間精度,它採用我國新型高精度銣原子鐘和氫原子鐘,綜合指標達到國際領先水平,精度相當於300萬年誤差1秒。原子鐘技術的進步,直接推動北鬥三號衛星導航系統的定位精度由十米量級向米級跨越,測速和授時精度同步提高一個量級。據悉,「北鬥」立項之初,我國原計劃從國外購買原子鐘,但對方不是拒絕就是開出天價。最後,我國決定自行研製。實踐證明,我國自主研製的原子鐘性能更好。

可靠穩定

北鬥三號衛星導航系統在精度和可靠性上有很大提高。例如,單星設計壽命提高為10至12年,並首次提出「保證服務不間斷」指標。這是由於北鬥三號衛星導航系統星座首次配備相控陣星間鏈路,解決了境外監測衛星的難題,大大減少對地面站的依賴,提高整個系統的定位和服務精度。星間鏈路還是實現自主導航的關鍵,不僅使衛星之間實現相互通信和數據傳輸,還能相互測距,自動「保持隊形」,減輕地面管理維護壓力。

北鬥三號衛星導航系統具備衛星在軌自主完好性監測功能,這在世界上尚屬首次。這一功能對民航、自動駕駛等生命安全領域用戶來說,極具實用價值。

北鬥三號衛星導航系統還採用多項新技術提高衛星的抗幹擾能力,非計劃中斷指標達到國際先進水平。它還採用多重「加固」措施,最大限度增強系統的保險係數。例如,衛星有備份;多臺銣原子鐘一起工作,形成「雙保險」;採用軟體冗餘、故障自我診斷和自我修復等措施;採用交互支持的信息融合技術,拓展衛星上行能力,提高系統可靠性等。

俄羅斯專家表示,北鬥三號衛星導航系統將比美國GPS和俄羅斯的「格洛納斯」更穩定。

特別值得點讚的是,北鬥三號衛星導航系統的衛星部件全部實現國產化。在該項目前期論證中,研製團隊明確提出元器件和器部件國產化自主可控的目標。如今,衛星上所使用的部件全部實現國產化。國產化作為北鬥系統工程的一個重要特徵,對我國基礎工業有極大的推動和牽引作用,同時國家工業基礎進步也保證了「北鬥」工程的發展,兩者互相促進,充分展現我國的綜合實力和創新能力。

前景廣闊

2009年,北鬥三號工程啟動。北鬥三號衛星導航系統按照最簡系統、基本系統、全球系統三步實施組網。2018年3月底已建成由8顆北鬥三號導航衛星組成的最簡系統,2018年11月19日建成由19顆北鬥三號導航衛星組成的基本系統,2020年將建成由30顆北鬥三號導航衛星組成的全球導航系統。屆時,北鬥三號衛星導航系統的服務範圍將覆蓋全球,可面向全球用戶提供全天候、全天時、高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。

到2035年前,「北鬥」系統還將建成更加「泛在、融合、智能」的綜合時空體系,即以「北鬥」系統為核心,建成天地一體、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國家綜合定位、導航和授時體系,顯著提升國家時空信息服務能力,滿足國家安全和國民經濟需求,為全球用戶提供更優質服務。

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