北斗导航总设计师:精度媲美GPS 4年可服务全球

   |    2016年7月28日  |   每日头条  |    评论已关闭  |    72

  已成“国之重器” 四年内具有全球服务能力

  2016年6月12日,第二十三颗北斗导航卫星发射成功。如今,北斗导航系统的服务覆盖了全球1/3的陆地,使亚太地区40亿人口受益,其精度也与GPS相当。北斗导航卫星系统总设计师谢军在接受记者采访时表示,北斗卫星导航系统有无尽的潜力,随着北斗系统2020年具有全球服务能力,其在开发与应用中将发挥更大的效益。“北斗是中国的北斗,更是世界的北斗。”在某种程度上,可以说北斗系统是中国在世界科技竞争中最具竞争力的代表。它同时也是“中国造”的品牌代言人。

  2020年服务全球

  记者:北斗导航的原理是什么?

  谢军:熟悉GPS的人都知道,卫星导航实际上是通过测量卫星和地面站之间的距离以及确定它们之间的时钟关系,来明确卫星的位置信息。在已知卫星的位置和时间信息之后,地面用户同时接收到四颗卫星的导航信号之后就可以解算出自己的位置,这就是卫星导航定位的原理。

  记者:之前第八颗卫星发射成功后就可以导航定位,后来为何还要发射那么多卫星?

  谢军:从导航卫星星座设计来讲,主要考虑四个因素:覆盖范围、可用性、完好性、连续性。第八颗北斗导航卫星入轨后,从原理上来讲,可实现全天24小时对区域范围提供连续、稳定的服务能力。但为了提高整个星座的稳定性,需要增加一些卫星,这样可使用户在同一时间内接收到更多的卫星信号,能够更方便地计算出来自己的位置。另外,增加卫星数量还能提高终端用户导航定位的精度。

  记者:导航系统的定位精度取决于哪些因素?

  谢军:定位精度是导航系统里最重要的一项指标。定位精度与导航卫星、地面运控、用户终端都有密切关系。从技术上来讲,这几部分都存在着测量误差和时钟误差,而且还有星历误差,大气层、电离层影响,这些都是影响定位精度的重要因素。如果这些误差修正得好,用户机的定位精度就高。当然,用户机的工作环境可能存在干扰,这也会影响定位精度。还有就是卫星星座的几何构型,构型好对提高定位精度也是很重要的。

  记者:我们的北斗导航系统“三步走”战略如今进展如何?

  谢军:北斗导航系统设计的整体思路是先区域、后全球。采取“三步走”的发展战略。第一步,建立北斗卫星双星定位试验系统,形成区域有源定位与导航服务能力;第二步,完成三种轨道十余颗卫星的发射,建成区域导航系统,形成区域无源服务能力,向亚太地区提供定位、导航、授时以及短报文通信服务;第三步,建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,形成全球无源定位服务能力。

  2012年,北斗卫星区域导航系统迎来从第十一颗到第十五颗5星密集发射期,其中,第十二、第十三颗卫星以及第十四、第十五颗卫星均为一箭双星发射。2012年10月25日,第十六颗北斗导航卫星成功发射,北斗卫星区域导航系统完成了所有卫星发射任务。至此,北斗卫星区域导航系统空间段由分布在不同轨道的14颗卫星组成星座,即5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中轨道卫星。中国全面完成区域导航系统建设,形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

  目前,前两步已实现,中国成为世界上第四个拥有自主卫星导航定位系统的国家。中国最新发射的两颗北斗导航卫星与此前的北斗卫星相比有了重大突破,部件国产化率提高到98%,其“心脏”“慧脑”“铁骨”等关键器部件全部为国产。到2020年,将完成35颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。  北斗导航精度与GPS相当  记者:你之前也谈到,我们的北斗导航系统提供的既有有源定位,也有无源定位,这是我们的一个特色?

  谢军:GPS现在所提供的服务叫无源定位。意思是,用户可以不用发射任何信号,就可以免费接收卫星的信号,实现对自己位置的定位。北斗系统提供的是两种服务,一种就是跟GPS相同的,在区域范围内可以让用户免费的直接接收卫星信号,实现定位。另一种是有源定位,用户可以把自己的位置报告给其他的网络或指挥控制中心,最终实现定位。有源定位在调度系统以及指挥系统上应用是非常广泛的,它能实现地面快速定位,相关应用产业的指挥调度将变得更加容易,打个比方,就跟公共汽车的调度室一样,你的位置我们能马上知道,过去你那里多长时间也算得到。这种有源定位是北斗的特色,从卫星导航发展的趋势上来讲,也是我们应该坚持的。北斗导航系统的目标之一就是在2020年建成有源导航定位、短报文功能。这是目前GPS等没有的功能。短报文功能,是卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递,GPS只能单向传递。与第一代双星系统相比,北斗卫星导航系统开始呈现出更多特点和优势。

  记者:我们的北斗导航系统卫星为何比GPS还多?

  谢军:相比美国GPS系统拥有的24颗卫星,北斗卫星导航系统要多出11颗卫星。因为它由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和 30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。我们的卫星比GPS多,是因为两个系统的星座设计不同。

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