今天是:

北斗三号收官卫星成功发射,将为全球提供定位导航授时等服务

发表时间:2020-6-24 9:07:15  热度:

6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星,至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。
从1994年启动北斗一号工程建设后,26年时间,中国卫星导航系统建设实现飞速跨越,我国陆陆续续打了近60颗北斗卫星,北斗三号后期100%国产化。
此次发射的卫星是一颗地球静止轨道(GEO)卫星,也是北斗全球卫星导航系统星座部署的收官卫星。北斗三号系统继承了有源定位和无源定位两种技术体制,通过“星间链路”,即卫星与卫星之间连接“对话”,解决了全球组网需要全球布站的问题。
北斗三号在北斗二号的基础上进一步提升性能、扩展功能,为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救等服务,同时在中国及周边地区提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信服务。
“北斗系统的建成,不光是航天强国的标志,是中国第一次为全世界提供公共服务的产品,关键我们还是免费的。”中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示。
北斗三步走:4+20+35
北斗系统建设“三步走”是结合我国在不同阶段技术、经济发展实际提出的发展路线。
第一步即建设北斗一号系统,实现卫星导航从无到有。1994年,北斗一号系统建设正式启动。2000年,我国发射2颗地球静止轨道(GEO)卫星,北斗一号系统建成并投入使用。
2003年,我国发射第三颗地球静止轨道卫星,进一步增强系统性能。2007年,我国又发射1颗接续卫星。这4颗北斗一号卫星被称为北斗导航试验卫星。
目前北斗一号卫星已全部退役,但北斗一号系统当初建成是迈出了探索性的第一步,初步满足了中国及周边区域的定位、导航、授时需求,使中国卫星导航系统实现了从无到有的跨越,中国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。
当时卫星采用的是有源定位体制,用户要发射信号,系统才能对其定位,这个过程要依赖卫星转发器,所以有时间延迟,且容量有限,满足不了高动态的需求。不过,北斗一号巧妙设计了双向短报文通信功能,这种通信与导航一体化的设计是北斗的独创。
北斗系统建设的步伐也并未就此停止。2004年,我国开启北斗系统建设第二步。2007年4月14日,“北斗二号”系统的第一颗卫星成功发射,此后卫星向下发送信号,中国正式启用了申报的频率资源,也正式拉开北斗系统建设帷幕。
北斗二号系统创新性地构建了中高轨混合星座架构,最终一共打了20颗卫星。其中3颗卫星已退役,2颗卫星为备份。
北斗二号系统的建成不仅服务中国,还可为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。它在兼容北斗一号有源定位体制的基础上,还增加了无源定位体制。用户不用自己发射信号,仅靠接收信号就能定位,解决了用户容量限制,满足了高动态需求。
2009年,第三步北斗三号系统启动建设,北斗三号系统要架设“星间链路”,实现全球组网。按照目前工程要求,到2020年,北斗三号计划发射30颗卫星,全面建成北斗三号系统。
这30颗卫星中,有3颗地球静止轨道(GEO)卫星、3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和24颗中圆地球轨道(MEO)卫星。随着各路卫星上天,此前29颗卫星已进入轨道,完成在轨测试、在轨联调。
不过,北斗三号总共发射的卫星数量是35颗,因为在正式开展星座组网之前,北斗三号还发射了5颗试验卫星进行技术验证。
目前,北斗全球卫星导航系统服务由北斗二号系统和北斗三号系统共同提供,2020年后将平稳过渡到以北斗三号系统为主,计划到2035年以北斗系统为核心,建设更泛在、融合、智能的国家综合定位导航授时体系。
国产原子钟300万年差一秒,北斗三号后期100%国产化
中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军曾将卫星导航系统比喻成“太空中的灯塔”。
“一个这么高精度的太空灯塔,你怎么建立起来?位置谁来给测准?测准之后位置怎么保证是稳定的,这些方面都是很难的。”
北斗系统建设发展历程困难重重,国外的技术封锁成为当时制约北斗卫星导航系统工程建设的最大瓶颈。
计时装置原子钟是导航卫星的“心脏”。北斗二号研制初期,我国本打算从国外引进核心器部件原子钟,但由于外方原因,最终没能实现合作。
“在那个时候,我们的北斗二号工程已经全面启动了,没有核心的东西,我们的系统,我们整个的研制工程就要受阻。”北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风表示,在当时的情况下,北斗人坚定一种信念,“一定要拿出自己的原子钟来。”
两年时间,北斗团队攻克了原子钟这一最大技术瓶颈。星载原子钟的精度指标是几乎10万年才差一秒,让人惊叹的是,如今北斗系统星载原子钟的精度已经提升到每300万年差一秒。
如今北斗系统采用新型氢原子钟、甚高精度星载铷钟以及原子钟的无缝切换技术,这项突破让导航系统的时频精度提高了一个数量级,性能完全满足我国北斗系统定位精度要求和卫星使用寿命。
北斗三号卫星的使用期限由原来的8年,提升至10-12年,卫星寿命延长可减少备份卫星数量,保证长期稳定为用户提供服务。
卫星导航系统是涉及国家安全、经济社会发展的重要空间基础设施,是基础设施中的支撑和基础。
谢军表示,中国有能力也应该实现卫星导航系统及其核心部件自主可控国产化的目标。“北斗三号后期的所有卫星上应该说100%的产品都是国产化的。”
首次为全球提供公共服务产品,我们是免费的
“北斗系统的建成,不光是航天强国的标志,是中国第一次为全世界提供公共服务的产品,关键我们还是免费的。”中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其说。
北斗卫星导航系统提供的信号无时无处不在,其定位、导航、授时、全球短报文通信等功能在灾害救援、智慧农耕、资源调查等场景中得到广泛应用,还能测珠峰高度。
渔业北斗最早应用领域之一。海上通信手段匮乏、信息接收困难,如果渔船安装北斗终端,就可以及时接收到渔政管理部门下发的台风、雷雨大风、海上大雾等灾害性天气预警信息。
如果身处中国及周边地区,使用短报文一次还可发送1000个汉字。渔民可与周边渔船联络,遇险时实现及时自救和互救。
在冬小麦收割季,无人驾驶小麦收割机借助北斗高精度定位,加入传感器和控制器,可实现收割规范准确。
在作业前设定好作业距离、耕作面积等参数后,北斗无人自动驾驶辅助系统可引导农机进入自动作业模式,行距误差小,有助于提高土地使用率、减少机手作业强度、提高作业效率,确保农田作业的标准化、精准化。
今年5月,北斗系统还在珠峰高程测量项目中首次亮相。2020珠峰高程测量登山队5月27日成功登顶世界第一高峰珠穆朗玛峰。
在峰顶,GNSS(全球导航卫星系统)接收机能通过卫星获取平面位置、峰顶雪面大地高等信息,而大地高与海拔之间有一定换算关系。
2005年时,GNSS卫星测量主要依赖美国GPS系统。今年中国同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统,并以北斗数据为主。
登顶测量时,顶峰的GNSS接收机依托北斗系统和珠峰地区以及外围的GNSS监测网联机同步观测,同时还可监测相关地区的地壳运动。
今年全国两会期间,杨长风表示,目前世界上已有半数以上国家使用上我们的北斗,“今年我们的全球系统建成以后,无论你在世界的任何角落,我们的北斗都会向你提供满意的服务。”
 

返回顶部
科技新知Acquaintance
联系我们Contact us
  • 电话:0911-3385111
  • 传真:0911—3385180
  • 邮箱:ystmorg@163.com
  • 地址:延安市枣园路中段