北鬥「中國精度」釐米級挑戰GPS

2021-03-06 衛星與網絡

衛星與網絡

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近日，首個國產星基增強服務系統「中國精度」正式提供服務，並面向全球同步發布，藉助「中國精度」。這意味著，中國北鬥用戶在無需架設基站的情況下，可以在全球任一地點享受釐米級的高精度增強服務。

「中國精度」是中國首家覆蓋全球運營的星基增強服務系統，該系統於2013年底提出建設，具有全部自主智慧財產權和全部控制權，不僅打破國際企業的技術壟斷和封鎖，保障國家地理空間信息的安全性和自主權，還彌補了我國衛星導航產業的技術空白。

和之前北鬥高精度手機面世的消息時所引發的大量關注一樣，「中國精度」也背負著滿滿的驕傲、自豪和強國夢，然而，釐米級的定位是如何實現的？它的現實意義又有哪些呢？

為什麼我們興奮於「釐米定位」？

想回答這個問題，需要先對「中國精度」所基於的北鬥導航系統的定位原理做個簡單介紹，而提到北鬥，自然也就少不了拿導航和定位技術的先驅GPS做比照。

值得一提的是，GPS誕生之初即被設計成單向傳輸的定位系統，即終端只接受而不對外發送信號，而這就牽扯到了一個問題，因為衛星只會播報自己的位置，而GPS又只能接收衛星數據，那麼用戶位置是如何在過程中被確定的？這時候就需要利用終端設備從從GPS衛星收到信號並利用傳來的信息，去計算出用戶的三維位置及時間。而計算工作的主要仰仗，就是GPS晶片與原子鐘。

GPS晶片的核心作用是讀懂衛星發來的信息並進行相關運算，而原子鐘則是為了保證時間的精度。

因為衛星播報自己位置時，會附上信息發出的時間，終端設備在接收到信息後，再用當前時間減去發送時間後再乘以光速，最終得出終端與衛星的距離。而即便是再微小的誤差，因為需要乘以光速，最終的結果亦都會差之千裡，因此，原子鐘在定位系統就顯得極其重要。

而北鬥導航系統和GPS大致上相似，其是由分別對應GPS三大組成部分的空間段、地面段和用戶段三部分組成。其中，北鬥導航系統的空間段（計劃）由35 顆衛星組成，其中包括 5 顆靜止軌道衛星、27 顆中地球軌道衛星和3 顆傾斜同步軌道衛星，而之所以北鬥比GPS多出了11顆衛星，則是出於衛星分布方式不同、工程周期以及滿足其「有源接收」功能等因素所致。


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    中國連連受到外國坑蒙後下定決心研製自己的導航系統。2007年發射「北鬥一號」激活了自主研發的「北鬥衛星導航系統」，2008年中國發射的「北鬥二號」在技術與精度上都已反超歐洲伽利略導航系統，定位精度達到了0.5米。2020年6月23日9時43分，北鬥三號最後一顆衛星搭載長徵3號乙運載火箭在「三二一」的指令聲中，噴出火紅的烈焰沖天而起。
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