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北斗三號總工:北斗核心功能已經(jīng)超越GPS,處于全球一流水平

Felix分析 ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:吳子鵬 ? 2023-08-08 01:01 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/吳子鵬)近日,北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)分別為美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯定位系統(tǒng)(GLONASS)、歐洲的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Galileo)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)。“這四大導(dǎo)航系統(tǒng)里,原來北斗的目標是爭二保三。但現(xiàn)在來看,北斗系統(tǒng)運行效果超出預(yù)期,整體核心指標已經(jīng)超過GPS,是世界一流的。”

北斗三號系統(tǒng)是我國自主建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),于2020年建成開通,提供高精度、高可靠、高安全的時空基礎(chǔ)服務(wù)。目前,北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)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(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射,標志著我國成為世界上繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨后在2020年7月31日,北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)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(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會認定的供應(yīng)商。

從北斗一號到北斗三號,承載了中國成為衛(wèi)星強國的夢想。我國最開始意識到衛(wèi)星系統(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)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(zhàn)爭中衛(wèi)星系統(tǒng)的作用讓我國深刻認識到衛(wèi)星的戰(zhàn)略價值。

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

北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)表彰大會在京舉行。會議指出,北斗三號系統(tǒng)作為面向全球提供公共服務(wù)的重大時空基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)過程中始終堅持走自主創(chuàng)新發(fā)展道路,成體系突破衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域百余項關(guān)鍵技術(shù),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(lǐng)域跨越發(fā)展。

在成果方面會議提到,目前北斗系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于國家經(jīng)濟社會發(fā)展各行業(yè)領(lǐng)域,助力各行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效,產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。作為聯(lián)合國認可的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一,北斗系統(tǒng)已服務(wù)全球200多個國家和地區(qū)用戶,在民航、海事、搜救等領(lǐng)域積極履行國際義務(wù),為推動構(gòu)建人類命運共同體貢獻中國力量。

總結(jié)一句話:北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的建成,是我國航天事業(yè)發(fā)展的一座里程碑。

北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)由地球中圓軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和地球靜止軌道衛(wèi)星3種不同軌道的衛(wèi)星組成,目前還在繼續(xù)優(yōu)化。2023年5月17日,北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。最新發(fā)射的第56顆衛(wèi)星為備份衛(wèi)星,實現(xiàn)了對現(xiàn)有地球靜止軌道衛(wèi)星的在軌熱備份,具備無線電導(dǎo)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(tǒng)的可用性和穩(wěn)健性,提升系統(tǒng)現(xiàn)有區(qū)域短報文通信容量三分之一。

天上建好,地上用好

在北斗衛(wèi)星研究建設(shè)初期,我國對于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性。經(jīng)過二十幾年的發(fā)展,如今我國對衛(wèi)星導(dǎo)航的理解已經(jīng)非常深刻,不僅完成了建設(shè),也在大力推動應(yīng)用端的普及。

在國防領(lǐng)域,北斗系統(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以提高軍隊運輸?shù)墓芾砗托剩⒈WC軍隊物資的安全。

在海洋領(lǐng)域,北斗系統(tǒng)被應(yīng)用于船舶導(dǎo)航、海洋資源勘探和海洋監(jiān)測等方面。

在交通運輸領(lǐng)域,北斗系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于重點運輸過程監(jiān)控、公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)控、港口高精度實時定位調(diào)度監(jiān)控等領(lǐng)域。

在航空領(lǐng)域,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為航空交通管理、空中交通安全、航班調(diào)度等提供了可靠的技術(shù)支持。

北斗系統(tǒng)成功落地離不開各產(chǎn)業(yè)鏈參與者的大力布局和支持。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2022年底,電力行業(yè)已完成了超過2000多座電力北斗地基增強基準站的建設(shè)和部署,推廣各類北斗應(yīng)用終端超過50萬臺/套;目前搭載國產(chǎn)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(nèi)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(lǐng)域,各類北斗終端超過810萬臺/套。

另根據(jù)《2022中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,2021年我國包括與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用直接相關(guān)的芯片、器件、算法等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值達1454億元,由衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用和服務(wù)帶動形成的關(guān)聯(lián)產(chǎn)值達3236億元。2022年,關(guān)聯(lián)產(chǎn)值已經(jīng)超過4700億元。

面向未來,北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的目標是,2035年前還將建設(shè)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(tǒng)作為一套后發(fā)的全球?qū)Ш较到y(tǒng),也發(fā)揮了自己的后發(fā)優(yōu)勢,在各方面規(guī)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(tǒng)采用了很多先進的技術(shù),除了***和技術(shù)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(wèi)星數(shù)量。

四大衛(wèi)星系統(tǒng)具體對比如下圖:

四大衛(wèi)星系統(tǒng)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(wèi)星數(shù)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(tǒng)已經(jīng)具有一定的性能優(yōu)勢,絕不是保三爭二,而是全球領(lǐng)先的衛(wèi)星系統(tǒng)。此外,北斗系統(tǒng)還具有安全、可靠、穩(wěn)定、保密性強等優(yōu)勢,并提供三頻系統(tǒng)、短報文通信兩大功能。正如中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其所言:“現(xiàn)在的北斗三號系統(tǒng),也就是北斗全球系統(tǒng),已經(jīng)是世界一流的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),技術(shù)體制、信號設(shè)計以及技術(shù)程度都是世界上最先進的,功能也很強大。”

小結(jié)

目前,北斗系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)融入大眾生活中,比如在駕駛過程中,我們經(jīng)常會在岔路口聽到:為您提供北斗車道級導(dǎo)航指引。另外,通信授時、氣象監(jiān)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(tǒng)通過后發(fā)優(yōu)勢已經(jīng)達到了國際領(lǐng)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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