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北斗三號總工:北斗核心功能已經超越GPS,處于全球一流水平

Felix分析 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:吳子鵬 ? 2023-08-08 01:01 ? 次閱讀

電子發燒友網報道(文/吳子鵬)近日,北斗三號衛星系統總設計師、中科院微小衛星創新研究院副院長林寶軍在接受媒體采訪時表示,世界四大衛星導航系統分別為美國的全球定位系統(GPS)、俄羅斯的格洛納斯定位系統(GLONASS)、歐洲的伽利略衛星定位系統(Galileo)和中國的北斗衛星導航系統(BDS)?!斑@四大導航系統里,原來北斗的目標是爭二保三。但現在來看,北斗系統運行效果超出預期,整體核心指標已經超過GPS,是世界一流的?!?/p>

北斗三號系統是我國自主建設的全球衛星導航系統,于2020年建成開通,提供高精度、高可靠、高安全的時空基礎服務。目前,北斗三號衛星系統的應用已經非常廣泛。

北斗三號是我國航天的里程碑

2020年6月23日,北斗三號第55顆導航衛星成功發射,標志著我國成為世界上繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的衛星導航系統。隨后在2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式宣布建成并開通,和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO并列,成為聯合國衛星導航委員會認定的供應商。

從北斗一號到北斗三號,承載了中國成為衛星強國的夢想。我國最開始意識到衛星系統的重要性,還要追溯到上世紀的90年代,在1993年的“銀河號”事件里,我國認識到衛星導航對于國計民生的重大價值。由于GPS被切斷,當年的“銀河號”在海上漂泊了20多天,其間沒有淡水和食物補給。然后到20世紀90年末期,局部戰爭中衛星系統的作用讓我國深刻認識到衛星的戰略價值。

也就是在20世紀后期,我國開始大力發展自己的衛星系統,并制定了三步走的戰略:
·2000年年底,建成北斗一號系統,向中國提供服務;
·2012年年底,建成北斗二號系統,向亞太地區提供服務;
·2020年,建成北斗三號系統,向全球提供服務。

北斗三號衛星系統的建成比原定計劃提前了半年。2023年7月5日,北斗三號全球衛星導航系統建設表彰大會在京舉行。會議指出,北斗三號系統作為面向全球提供公共服務的重大時空基礎設施,建設過程中始終堅持走自主創新發展道路,成體系突破衛星導航領域百余項關鍵技術,新研百余種宇航級器部件,核心器部件100%自主可控,顯著帶動我國航天、電子等領域跨越發展。

在成果方面會議提到,目前北斗系統已廣泛應用于國家經濟社會發展各行業領域,助力各行業轉型升級、提質增效,產生顯著的經濟效益和社會效益。作為聯合國認可的四大全球衛星導航系統之一,北斗系統已服務全球200多個國家和地區用戶,在民航、海事、搜救等領域積極履行國際義務,為推動構建人類命運共同體貢獻中國力量。

總結一句話:北斗衛星系統的建成,是我國航天事業發展的一座里程碑。

北斗三號衛星系統由地球中圓軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和地球靜止軌道衛星3種不同軌道的衛星組成,目前還在繼續優化。2023年5月17日,北斗三號全球衛星導航系統新一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。最新發射的第56顆衛星為備份衛星,實現了對現有地球靜止軌道衛星的在軌熱備份,具備無線電導航、無線電測定、精密單點定位、功率增強、站間時間同步和定位功能,將增強系統的可用性和穩健性,提升系統現有區域短報文通信容量三分之一。

天上建好,地上用好

在北斗衛星研究建設初期,我國對于衛星導航系統的作用和價值了解得并不清晰,是通過具體的事件,才逐步意識到擁有自主可控衛星導航系統的重要性。經過二十幾年的發展,如今我國對衛星導航的理解已經非常深刻,不僅完成了建設,也在大力推動應用端的普及。

在國防領域,北斗系統在武器裝備、軍事運輸、軍事通信等方面完成了完整、徹底的部署。比如在軍事運輸方面,北斗衛星導航系統可以提高軍隊運輸的管理和效率,并保證軍隊物資的安全。

在海洋領域,北斗系統被應用于船舶導航、海洋資源勘探和海洋監測等方面。

在交通運輸領域,北斗系統廣泛應用于重點運輸過程監控、公路基礎設施安全監控、港口高精度實時定位調度監控等領域。

在航空領域,北斗衛星導航系統為航空交通管理、空中交通安全、航班調度等提供了可靠的技術支持。

北斗系統成功落地離不開各產業鏈參與者的大力布局和支持。統計數據顯示,截至2022年底,電力行業已完成了超過2000多座電力北斗地基增強基準站的建設和部署,推廣各類北斗應用終端超過50萬臺/套;目前搭載國產北斗高精度定位芯片的共享單車投放已突破500萬輛,覆蓋450余座城市;2022年國內智能手機出貨量達2.64億部,其中2.6億部手機支持北斗功能,占比達到98.5%;在航天、海航和陸地交通領域,各類北斗終端超過810萬臺/套。

另根據《2022中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》,2021年我國包括與衛星導航技術研發和應用直接相關的芯片、器件、算法等在內的產業核心產值達1454億元,由衛星導航應用和服務帶動形成的關聯產值達3236億元。2022年,關聯產值已經超過4700億元。

面向未來,北斗衛星系統的目標是,2035年前還將建設和完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

核心性能超過GPS

北斗系統作為一套后發的全球導航系統,也發揮了自己的后發優勢,在各方面規格上逐漸達到了全球頂尖的水平。正如林寶軍介紹中提到的,北斗系統采用了很多先進的技術,除了***和技術以外,采用了“一星兩鐘”,即同時配置兩個氫鐘和兩個銣鐘,且擁有最多的在軌衛星數量。

四大衛星系統具體對比如下圖:

四大衛星系統對比
指標 北斗 GPS 格洛納斯 伽利略
投建時間 2020年 1994年 2009年 未建成
軌道高度(kM) 21528 20196 19129 23222
傾角 55° 55° 64.8° 56°
在軌衛星數量 55 31 19 8
軍用精度 <1m <1m <1m N/A
民用精度 <1m <2m <2m <1m
實測水平精度 1~2m 2~3m 2~3m N/A
實測垂直精度 3m~4m 4~6m 4~6m N/A


可以看到,在核心性能方面,確實如林寶軍所言,北斗系統已經具有一定的性能優勢,絕不是保三爭二,而是全球領先的衛星系統。此外,北斗系統還具有安全、可靠、穩定、保密性強等優勢,并提供三頻系統、短報文通信兩大功能。正如中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其所言:“現在的北斗三號系統,也就是北斗全球系統,已經是世界一流的衛星導航系統,技術體制、信號設計以及技術程度都是世界上最先進的,功能也很強大。”

小結

目前,北斗系統的應用已經融入大眾生活中,比如在駕駛過程中,我們經常會在岔路口聽到:為您提供北斗車道級導航指引。另外,通信授時、氣象監測和城市管理等功能也在潛移默化地影響人們的生活。因此,北斗系統通過后發優勢已經達到了國際領先的水平,并初步完成了自己“天上建好、地上用好”的目標。

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