关注北斗|南航专家解读“北斗三号”:从研发到发射全部“中国造”,可实现10米精准定位
来源:紫牛新闻
2020-06-23 11:25:46

“北斗三号”全球卫星导航系统最后一颗组网卫星的成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统建设项目圆满完成。“北斗三号”会给我们的生活带来哪些变化?我国为什么对于“北斗”系统的建设如此执着?记者采访了南京航空航天大学航天学院闻新教授。

【关于北斗卫星导航系统,这些你必须知道——】

早在1983年,我国航天专家就提出了设想

如果你留心观察,不难发现,你正在使用的智能手机总是能够精准报时,几乎不会像手表那样,偶尔出现“走快了”或是“走慢了”的时间误差。手机里的打车软件也总是能精准定位你的“坐标”,让出租车司机快速的找到你所在的位置。这一切的“幕后功臣”之一,就是北斗卫星导航系统。

闻新教授告诉记者,国人关于北斗卫星导航系统的设想,可以追溯到1983年,著名航天专家陈芳允院士首次提出双星定位的概念和设想。1994年,我国启动了北斗卫星导航试验系统建设,即为“北斗一代“。2000年,两颗北斗导航试验卫星的成功发射,标志着我国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。

由于“北斗一代”采用的是双星定位方法,所以“北斗一代”在定位精度、授时精度、服务区域等方面都有不小的提升空间,特别是信号传输延时大等问题。”闻新举例,“北斗一代”的定位精度是水平20米,这也就意味着,距离小于20米的两个物体,“北斗一代”是无法从遥远的太空“看清”并且计算出它们的位置差别。

2008年汶川地震搜救,“北斗一号”派上了大用场

记者了解到,虽然精度还不够高,但“北斗一号”在2008年汶川地震的搜救中,已经派上了大用场。

汶川的全部通讯设施在地震中被摧毁,成为了信息孤岛。先遣队员随身携带“北斗一号”卫星导航手持终端机,与位于北京的北斗定位总站通过短报文的方式进行联系,开展了导航与监测的智能救援。北斗定位总站通过“北斗一号”系统传来的信息,可以看到部队的行进路线,并随时和部队保持通讯状态。“北斗一代”系统的双向通讯功能大显神通,挽救生命难以计数。

“北斗”最终目标是织就“全球定位网”

伴随着科技发展,北斗卫星导航系统全面“升级”,提升定位精度、授时精度迫在眉睫。“给北斗卫星导航系统定下三步发展规划的总设计师是我国‘两弹一星‘元勋孙家栋。”闻新介绍,北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划分步实施:第一步是在1994年启动北斗卫星导航试验系统建设,2000年形成区域有源服务能力。第二步则是在2004年,启动北斗卫星导航系统建设,2012年形成区域无源服务能力。而第三步正是在今年,形成全球无源服务能力。

中国北斗卫星导航系统

提升北斗卫星导航系统的导航精度,需要在天空中“织”出一张信息“网”。从2007年到2010年,一颗颗组网卫星不断发射升空,北斗卫星导航系统的信息覆盖范围,扩大到了亚太地区。“然而,中国航天人的目标显然不会局限在亚太地区,我们的真正目标是覆盖全球。这便是“北斗三号”全球卫星导航系统研发的动力之一。”闻新说。

北斗卫星导航系统覆盖范围示意图。其中,紫色部分为“北斗一号”卫星导航系统的覆盖范围,粉色部分为“北斗二号”卫星导航系统的覆盖范围,浅黄色部分为“北斗三号”卫星导航系统的覆盖范围

【北斗三号全球卫星导航系统,高精尖体现在这里】

“北斗三号”可以实现10米的精准定位

闻新教授告诉记者,“北斗三号”卫星导航系统空间段由27颗中地球轨道卫星、5颗同步轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星组成。算上此前发射的“北斗一号”和“北斗二号”的组网卫星,共计55颗。6月发射的最后一颗组网卫星,便是整个北斗卫星导航系统中的第55颗。

闻新介绍,北斗卫星每一颗重850KG,载荷重量:300Kg,工作寿命为10年。它们在天空中组成“四通八达”的信息网,提供开放服务和授权服务。开放服务指的是在北斗卫星导航系统的服务区中免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

实力不输GPS,更重要的是“中国研发”

中国航天人对于“北斗”卫星的执着,意义何在?闻新解读,“北斗三号”全球卫星导航系统的成功组网,标志着我国在卫星导航系统领域,有了和美国GPS导航系统实力PK的“资本”。“北斗经历了好几代科研工作者的研制,它不仅是一项国家工程,也是民族工程。‘北斗’有着多个‘第一次’。”闻新列举,北斗卫星导航系统第一次采用了三种轨道(GEO、IGSO、MEO)的混合星座的体制;第一次达到元器件100%国产化要求;第一次提出合作与兼容……这些都让中国的航空航天和卫星监测技术在世界上更有底气。

“北斗系统”已在我国水文监测、气象预报等领域应用

未来,北斗卫星导航系统在陆地、海洋、航空航天、大众消费等多个领域都有着广泛的应用。“举例,海洋渔业中,船只的导航、渔业综合信息服务网络的建立,都离不开北斗系统的定位信号。”闻新介绍,在交通运输领域,先进的卫星导航技术应用是实现交通运输信息化和现代化的重要手段,对建立畅通、高效、安全、绿色的现代交通运输体系具有十分重要的意义。”

记者了解到,北斗系统在我国的多个领域已经开始应用。如基于北斗系统的水文监测系统,实现了水文水情信息的实时传输,大大提高了雨情、水情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性。已在我国陕南地区、长江流域、黄河流域,获得了广泛应用,用户数量达到4000多个。“在气象预报领域,经过多年气象数字报文传输应用实验,科研工作者研制的系列气象预报型北斗终端设备和系统应用解决方案,解决了国家气象局和各地市气象中心的气象站数字报文自动传输汇集、气象站地图分布可视化显示功能。目前,在气象领域的北斗应用终端已经达数千台。”

扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

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