《電子技術(shù)應(yīng)用》
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北斗導(dǎo)航性能將迎來(lái)大幅提升 定位精度達(dá)到“米”級(jí)

2018-03-12
關(guān)鍵詞: 北斗導(dǎo)航 定位精度

  3月1日,全國(guó)政協(xié)委員、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)接受媒體采訪時(shí)表示,,接連發(fā)射的6顆北斗三號(hào)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng),,用以驗(yàn)證北斗衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)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(guó)政協(xié)委員,、中國(guó)航天科技集團(tuán)五院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)五院)黨委書(shū)記趙小津介紹,,2018年北斗三號(hào)計(jì)劃實(shí)施10次發(fā)射任務(wù),共發(fā)射18顆衛(wèi)星,,為“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)提供基本服務(wù),,并為2020年完成30余顆衛(wèi)星組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)打下關(guān)鍵基礎(chǔ),。后續(xù),,我國(guó)還將以北斗系統(tǒng)為核心,構(gòu)建國(guó)家綜合導(dǎo)航定位授時(shí)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(guó)家時(shí)空信息服務(wù)能力。

  媲美GPS 北斗只差幾顆星

  作為我國(guó)科技領(lǐng)域中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的16項(xiàng)重大專(zhuān)項(xiàng)之一,,建設(shè)高性能,、高可靠的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),既是對(duì)北斗區(qū)域系統(tǒng)的完善與升級(jí),,也是瞄準(zhǔn)世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的攀登,。

  五院北斗三號(hào)工程副總設(shè)計(jì)師、衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍介紹,,相比北斗二號(hào)區(qū)域系統(tǒng),,北斗三號(hào)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破,能為用戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù),。系統(tǒng)建成后,,性能將與GPS相當(dāng)。

  北斗系統(tǒng)不可能像GPS那樣,,在全球建立地面測(cè)控站,。為解決境外衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題,研制團(tuán)隊(duì)采取星間,、星地傳輸功能一體化設(shè)計(jì),,實(shí)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(wú)法直接聯(lián)系飛在地球另一面的北斗衛(wèi)星,,但通過(guò)衛(wèi)星之間的通信,,也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí),,星間鏈路技術(shù)還能通過(guò)全新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,、管理策略和路由策略,讓北斗衛(wèi)星相互測(cè)距,,自動(dòng)“保持隊(duì)形”,,減輕地面管理維護(hù)壓力。

  衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性,、連續(xù)性面臨著苛刻的要求,,其服務(wù)一旦中斷,國(guó)家和社會(huì)的正常運(yùn)行會(huì)受到很大影響,。五院北斗三號(hào)衛(wèi)星總指揮遲軍介紹,,北斗三號(hào)衛(wèi)星具備60天以上完全自主運(yùn)行能力,即使地面站出現(xiàn)故障,,仍能夠正常在軌工作,。同時(shí)該衛(wèi)星憑借多項(xiàng)可靠性措施,具備故障自我診斷,、修復(fù)能力,,設(shè)計(jì)壽命達(dá)10年以上。

  星載原子鐘是確保導(dǎo)航定位精度的關(guān)鍵設(shè)備,。北斗三號(hào)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(hào)系統(tǒng)提高了10倍,達(dá)到世界先進(jìn)水平,。這將使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度由10米級(jí)跨越至米級(jí),測(cè)速和授時(shí)精度也同步提高一個(gè)量級(jí),。同時(shí)北斗三號(hào)衛(wèi)星還將配置中國(guó)航天科工集團(tuán)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(biāo)更優(yōu),。兩種原子鐘配合應(yīng)用,,將力助北斗導(dǎo)航“指哪兒到哪兒”。

  由“高大上”到“接地氣” 大眾應(yīng)用觸手可及

  中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其于2017年12月在國(guó)新辦發(fā)布會(huì)上介紹,,北斗與互聯(lián)網(wǎng),、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)融合,,建成高精度時(shí)空信息云服務(wù)平臺(tái),,推出全球首個(gè)支持北斗的加速輔助定位系統(tǒng)服務(wù)覆蓋200多個(gè)國(guó)家和地區(qū),,用戶(hù)突破1億,日服務(wù)達(dá)2億次,。

  目前北斗系統(tǒng)已形成包括基礎(chǔ)產(chǎn)品,、應(yīng)用終端、運(yùn)行服務(wù)等較為完整的北斗產(chǎn)業(yè)體系,。

  通過(guò)開(kāi)展北斗行業(yè)示范,,衛(wèi)星導(dǎo)航與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)實(shí)現(xiàn)了深度融合:全國(guó)有480萬(wàn)輛營(yíng)運(yùn)車(chē)輛安裝北斗兼容終端,形成了全球最大的北斗車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),,有效加強(qiáng)了道路營(yíng)運(yùn)車(chē)輛監(jiān)控效率,,提高了道路運(yùn)輸安全水平。交通運(yùn)輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,,2016年道路運(yùn)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(guó)4萬(wàn)余艘漁船安裝北斗,,累計(jì)救助漁民上萬(wàn)人,;借助北斗系統(tǒng),突發(fā)重大災(zāi)情上報(bào)時(shí)間縮短至1小時(shí)內(nèi),,應(yīng)急救援響應(yīng)效率提升2倍,;基于北斗的高精度服務(wù)已用于精細(xì)農(nóng)業(yè)、危房監(jiān)測(cè),、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域,。

  不僅如此,“5年來(lái),,北斗由‘高大上’轉(zhuǎn)為‘接地氣’,。”冉承其說(shuō),,北斗系統(tǒng)的大眾應(yīng)用也觸手可及,。世界主流手機(jī)芯片大都支持北斗,國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售的智能手機(jī)北斗正成為標(biāo)配,;在北京,,已有3萬(wàn)多輛出租車(chē)、兩萬(wàn)余輛公交車(chē)安裝北斗,;1500輛物流貨車(chē)及1.9萬(wàn)名配送員,,使用北斗終端和手環(huán)接入物流云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度,;共享單車(chē)配裝北斗實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理,;支持北斗的手表、手環(huán)、學(xué)生卡,,更加方便人們?nèi)粘I睢?/p>

  既要做中國(guó)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(hào)兼容與互操作聯(lián)合聲明》(簡(jiǎn)稱(chēng)《聲明》),兩大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)民用信號(hào)互操作,。中科院國(guó)家授時(shí)中心副主任盧曉春認(rèn)為,,該協(xié)議的簽署具有歷史意義,將為用戶(hù)帶來(lái)更優(yōu)質(zhì),、便捷的服務(wù),。

  此次《聲明》指出,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)際電聯(lián)框架下實(shí)現(xiàn)射頻兼容,,兩系統(tǒng)民用信號(hào)B1C和L1C實(shí)現(xiàn)互操作,。用戶(hù)可以同時(shí)使用北斗和GPS民用信號(hào),無(wú)需顯著增加成本就可以享受到更好的服務(wù),。

  盧曉春介紹,,根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理,接收機(jī)需要同時(shí)“看到”至少4顆導(dǎo)航衛(wèi)星,,才能實(shí)現(xiàn)定位,。如果使用單一導(dǎo)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(jī)與某顆衛(wèi)星斷開(kāi)聯(lián)系,會(huì)影響定位服務(wù)的持續(xù)性,。北斗與GPS實(shí)現(xiàn)互操作以后,,相當(dāng)于把原本各自為戰(zhàn)的導(dǎo)航系統(tǒng)整合在一起。用戶(hù)用一臺(tái)接收機(jī)能同時(shí)接收兩個(gè)系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào),,GPS衛(wèi)星數(shù)量不夠,,還有北斗衛(wèi)星,這樣一來(lái)定位的穩(wěn)定性和精度會(huì)更高,。

  當(dāng)今世界,,GPS、北斗,、格洛納斯,、伽利略四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)爭(zhēng)奇斗艷,若全部建成,,全球?qū)Ш叫l(wèi)星將達(dá)百顆以上,。北斗系統(tǒng)始終踐行“中國(guó)的北斗,,世界的北斗”理念,,要與其他衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)下,,北斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兼容互操作技術(shù),為用戶(hù)能在終端上接收多個(gè)信號(hào)提供了基礎(chǔ),,由此帶來(lái)的便利性將保證全球用戶(hù)利益的最大化,。

  冉承其說(shuō),多年來(lái)我國(guó)持續(xù)推動(dòng)北斗系統(tǒng)國(guó)際化發(fā)展,,積極務(wù)實(shí)開(kāi)展國(guó)際交流與合作,。其中,中美將開(kāi)展北斗新增全球信號(hào)兼容與互操作協(xié)調(diào),,并推動(dòng)增強(qiáng)系統(tǒng)及民航應(yīng)用,、民用服務(wù)與監(jiān)測(cè)評(píng)估等領(lǐng)域合作;中俄于2016年11月全面啟動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)測(cè)評(píng)估服務(wù)平臺(tái),、北斗與格洛納斯跨境運(yùn)輸車(chē)輛聯(lián)合應(yīng)用示范,、衛(wèi)星導(dǎo)航芯片聯(lián)合設(shè)計(jì)中心等7個(gè)合作項(xiàng)目,目前正在推進(jìn)星基增強(qiáng)系統(tǒng),、衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域教育培訓(xùn)項(xiàng)目等新合作,;中歐已完成北斗與伽利略系統(tǒng)導(dǎo)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(lǐng)域交流合作機(jī)制,。此外,,我國(guó)還積極推動(dòng)北斗系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)際民航、國(guó)際海事,、移動(dòng)通信等國(guó)際組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),,并廣泛參與國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航組織活動(dòng)。

  如今,,中國(guó)北斗已敞開(kāi)胸懷,,等待世界的接納。


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