據中國衛星導航系統管理辦公室消息,6月16日推遲執行的北斗三號最后一顆全球組網衛星發射任務相關技術問題已排除,任務重新啟動,將于6月23日擇機發射。目前,執行任務的長征三號乙運載火箭已完成加注前的全部測試工作,功能、性能滿足任務要求,常規推進劑加注已順利完成。
那么,三代北斗到底是怎么組成的?它們都有什么特點?在東南大學交通學院教授、東南大學交通學院“北斗衛星導航定位”科研團隊負責人高成發的公開課上,就對此有過很詳細的解答。高成發介紹,我國的北斗衛星導航定位系統是分三步走的:第一代的試驗驗證系統、第二代的區域導航定位系統和第三代的全球導航定位系統。
北斗一代
1994年,我國就開始了北斗一代的攻關研究。
2000年,我國開始發射北斗試驗衛星。2003年初步建成了北斗衛星導航定位試驗系統,北斗一代具有基本的定位、授時和短報文通信功能,服務區域為東經70度-140度,北緯5度-55度,定位精度優于100米。
北斗一代的特點,首次是定位時間速度很快。用戶定位、電文通信、位置報告等一般只需要幾秒鐘。而GPS首次定位速度則需要1-3分鐘。
二是定位、授時和通訊融為一體,解決了何人、何時、何處的相關問題。
三是授時精度比較高,能達到20納秒的雙向授時精度。
四是可分類保障,可劃分使用等級范圍,授權用戶與公開用戶分開,并可隨時進行定位保障等級的調整、優先權調配和能力集成。
在應用方面,北斗則擁有GPS不具備的短報文通信功能,典型應用主要集中在數據采集、監控類的應用和監控、指揮調度類的應用,這樣能充分發揮北斗的通訊優勢。
比較有代表性的事件,是2008年汶川地震抗震救災期間,北斗發揮了顯著作用,因此該系統在災害應急救援方面獲得了各方的高度重視和認可,而北斗一代的主要用戶則是政府、行業用戶、軍方等。
確實,北斗一代其實民用較少,因為其采用有源定位體制,導致終端價格高、保密性能相對不足、定位精度與GPS相比具有明顯差距。
北斗一代屬于主動定位服務,所有用戶的終端的位置計算都在地面控制中心站完成,因此控制中心就可以保留全部北斗終端用戶的位置及時間信息。
所以,北斗一代的優勢有投資少,組建快,有短報文通信等特點。但也存在明顯不足和差距,即用戶隱蔽性能差,無測高和測速功能,用戶數量受到限制,用戶設備體積過大。
北斗二代
在北斗一代基礎上,形成了北斗二代區域導航定位系統,它由14顆衛星組成,地面站32個,2012年12月開始應用。
北斗二代覆蓋亞太地區,服務區域為南北緯55度,東經55度-180度的區域。
北斗二代是由5顆地球同步軌道衛星(軌道高度為35786公里)、5顆傾斜地球同步軌道衛星(軌道高度35786公里,傾角55度)、4顆中圓地球軌道衛星(軌道高度21528公里,傾角55度)組成。
它的特定是實現了亞太區域覆蓋,并且采用無源定位導航體制,該系統有3個頻點對民用開放,并繼承了北斗一代短報文通訊功能,擴充了通信容量。
同時,北斗二代采用分層的星座布設方案和組網方案,還充分考慮了和其它導航系統的兼容性問題。
北斗二代亞太地區可見衛星數在7顆以上,圖形強度PDOP(位置精度強弱度)一般小于5,偽距觀測值測量的精度為33厘米,載波相位測量精度為3毫米,偽距單點定位精度優于6米。
這一代北斗區域衛星導航系統已經具備雙頻RTK(Real - time kinematic,實時動態)定位能力,其定位精度與GPS基本相當。并且,北斗與GPS載波相位差分定位時,相對于單一GPS系統,組合定位精度可提高20%以上。
北斗三代
2017年開始,北斗三代全球導航定位系統開始發射衛星。2018年完成了一帶一路國家的覆蓋。到2020年,實現全球覆蓋。
北斗三代由30顆衛星組成,其中3顆靜止衛星和27顆非靜止衛星。
分別為:3顆地球同步軌道衛星(軌道高度為35786公里)、3顆傾斜地球同步軌道衛星(軌道高度35786公里,傾角55度)、24顆中圓地球軌道衛星(軌道高度21528公里,傾角55度)。
同時,地球同步軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星除參加定位觀測外,還可用于發射北斗三代、GPS、GALILEO廣域差分增強信息和完好性信息,差分偽距定位精度可達1米以內。
與北斗二代不同,北斗三代和GPS是有共同頻率的。
因此北斗三代的五個基本服務就是——基本導航服務、短報文通訊服務、星基增強服務、國際搜救服務和精密單點定位服務。
北斗的優勢
1、北斗分階段實施,由試驗系統全區域(亞太地區)覆蓋轉向全球覆蓋
2、北斗具有全系統三頻民用信號,并采用類似GPS等系統的無源定位導航體制
3、短報文通訊功能,北斗三代有1200個漢字的通信容量
4、北斗采用高中軌分層的布設方案
5、北斗具有星間鏈路系統,用于衛星軌道之間的自校正
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