作者:邱晨辉 庞丹 来源:中青在线 发布时间:2017/11/6 10:44:56
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三问中国北斗:精度如何,寿命几何,竞争若何

11月5日晚,长征三号乙/远征一号运载火箭成功发射北斗三号首发双星(杨志远 摄)

中青在线西昌11月5日电(中国青年报•中青在线记者 邱晨辉 通讯员 庞丹)“在哪里”“怎么过去”“多久才能到”,是日常出行绕不开的问题,而现代人类的选择,往往是将这些问题抛给远在外太空的高科技——卫星,由它们来回答。过去,不少人就已经习惯了其中一个名为GPS的美国造的卫星导航系统。

如今,属于中国人的全球卫星导航系统也正大步走来。11月5日晚,北斗三号第一颗、第二颗卫星从中国西昌成功飞天,这是北斗系统中全球组网卫星的首发星,中国卫星导航的全球组网大幕由此正式拉开。

随之而来的是几个疑问:作为给全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施,中国的全球卫星导航系统一旦建成,其性能究竟如何,能否和GPS一决高下?其寿命又几何,能否供人类连续可靠地使用?此外,其兼容性如何,能否让人们在包括GPS、北斗在内的多个导航系统之间顺利切换?中国青年报•中青在线记者就此采访相关专家。

(1)性能与GPS媲美,可满足共享单车电子围栏的需求

按照中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军的说法,北斗三号性能在北斗二号的基础上,提升了1至2倍的定位精度,达到2.5米-5米的水平,建成后的北斗全球导航系统将为民用用户免费提供约10米精度的定位服务、0.2米/秒的测速服务。

“这样的精度,将与美国GPS相媲美”,谢军说。

他举了个形象的例子:当前人们使用的共享单车,就可以用高精度定位功能提供“电子围栏”技术进行管理。

此外,北斗三号导航系统以其高精度定位的优势,还可以向用户提供精密测量测绘数据,谢军说,“测量地震后建筑物的下沉变化等,几毫米的下沉,都逃不过北斗的法眼”。

谢军告诉记者,早在北斗二号正式提供“亚太区域”导航服务前,我国就开始了北斗三号“全球范围”导航系统的论证研制工作,并在设计之初,就把目标放在尚未发射的第三代GPS导航卫星,以及欧洲伽利略导航系统的设计指标上。

值得一提的是,如今已经在轨运行的北斗导航卫星,分布在中圆轨道、地球静止轨道和同步倾斜地球轨道上。

今天发射的北斗三号卫星,就分布在中圆轨道,在这里的卫星可以“游走”全球,这也是GPS等卫星导航系统使用的通用轨道。

谢军说,地球静止轨道一般是通信卫星使用,也因此,运行于该轨道的北斗卫星还可以发挥通信功能,具有短报文等特色功能。

“如果说GPS只能告诉用户什么时间、在什么地方,北斗系统还可以将用户的位置信息发送出去,让其他人可以知道用户的情况,这在一定程度上解决了‘何人、何事、何地’的问题”,谢军说。

而这,正是中国北斗卫星导航系统的一大特色,谢军说,靠北斗一个终端,就可以导航、通信兼备。

(2)寿命10年以上,每一次导航至少4颗北斗提供服务

当然,是设备就有“当机”的时候。如果GPS系统发生故障,就好比我们被人蒙住了双眼,无法前行——这也是我国决定建设北斗导航全球定位系统的一个重要原因。

中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说,就像停水停电影响城市生活一样,卫星导航服务一旦中断,国家和社会的正常运行会受到很大的影响,因此,对卫星导航的可靠性、连续性提出了苛刻设计的要求。

迟军说,北斗三号卫星的设计寿命达到10年以上,这是国际导航卫星的先进水平,如此为卫星在轨服务的连续性、可靠性和稳定性提供了基础保证。

按照他的说法,作为一个系统工程,用户每一次享受到北斗系统的服务,都必须保证有至少4颗卫星提供服务。

此外,北斗又是一个全球覆盖的系统,至少需要有20余颗卫星同时提供稳定服务,这一特点决定了北斗系统对质量可靠性要求比单星更高,对产品可靠性的要求更苛刻。毕竟,北斗系统的最终使用者是成千上万的普通用户。

迟军说,也因此,北斗三号在卫星元器件的选择上,设置了更高的门槛,其次,卫星具有自主修复功能,采取了多种软件、硬件措施保证服务不中断,这些措施都将为大幅提高卫星的可靠性提供保证。

中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平也提到,北斗卫星全球导航系统采用多重可靠性“加固”措施,希望在最大限度上增强系统的保险系数——

比如,系统建成后,“运行卫星数量大于服务必需卫星数”,即卫星有冗余;再如,每颗卫星都配备了多台铷原子钟,形成“双保险”一起提供服务,即单机双备份。

迟军以北斗二号为例,2012年北斗二号系统正式对亚太地区提供服务,从运行的连续性、定位的精准性和系统的可用性来看,系统运行状态良好。据他透露,“北斗全球系统非计划中断指标为每年0.4次,这也达到了国际先进水平”。

(3)不回避和其他卫星导航系统“竞争”问题,为用户提供兼容选择

当然,在北斗系统迅速建设的同时,有一个问题无法回避,那就是该如何看待北斗和其他卫星导航系统的关系?

放眼全球,包括美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS以及中国北斗在内的世界四大卫星导航系统,争奇斗艳。

迟军说,我国在启动北斗导航系统建设之初就给予了回答,即“中国的北斗,世界的北斗”——它不仅为中国人民,同样也要为世界人民做出贡献。

这并非虚言,他说,北斗要与其他卫星导航系统相互兼容。具体到技术层面,即通过北斗兼容互操作技术,为用户能在终端上接收多个信号提供了基础,这就给用户提供多种选择。

“北斗导航系统兼容、互操作的便利性将保证全球用户利益的最大化。”迟军说。

按照他的说法,一旦GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等系统都完全建成,全世界的导航卫星将达到100颗以上,这也就意味着全球用户可以接收到更多的可用卫星信号,实现各大系统兼容,将对全球用户产生极大的好处。

他还提到,加强与其他卫星导航系统间的沟通,推动卫星导航技术的兼容性应用,是发展卫星导航系统的重要课题。目前,我国正向航天强国迈进,我国北斗导航卫星系统将以面向全球、造福全人类的姿态,为祖国、为世界建设精品工程。

今天,中国北斗的宽广胸怀已经敞开,等待着世界的接纳。

 
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2017/11/13 20:49:50 Menghuanwsh
一直期待有一天能用上我们自己的国产卫星导航系统,到现在北斗导航已经走过了快10个年头,经常听见专家说我们的北斗多么先进,精度可以达到厘米和毫米级别。但是当打开智能设备,能够快速被检索到的总是GPS、伽利略还有日本的导航卫星信号,我们的北斗总是无法检测到,或者十分不稳定。希望我们的科技工作者能够脚踏实地,多一些工匠精神少一些自夸,把我们的国产导航系统做到可用、实用和宜用,并加强导航终端、软件开发和推广,不能让专家嘴中的优势仅仅成为传说。
2017/11/6 16:22:28 zhiq
我觉得三问多余了,我们为何要与GPS比?不明白国人从什么时候开始就非得把自己的产品和国外做对比?好像别人的就是标杆一样,比过了又如何?比不过又如何?完全没意义,你吃自己的饭为何总要与别人的饭菜作比较呢?还是生些气力做点有意义的事情吧!
其次,关于寿命,万事万物终有定数,其中少不了更新换代!如同人一样,一代一代前赴后继。
竞争更谈不上,有剑在手不用和无剑是有本质区别的!我们要实现伟大的复兴梦,就需要伟大的工程,伟大的业绩,千里之行始于足下,这仅仅是长征的开始,我们相信我们自己的科技水平会让我们的祖国繁荣昌盛!
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