行家周详解读北斗三号:不光服务全球 还能为空间站导航

时间:2020-06-25 15:26 点击:196

原标题:行家周详解读北斗三号:不光服务全球 还能为空间站导航

新京报讯(记者 倪伟)6月23日9点43分,北斗三号全球卫星导航体系末了一颗组网卫星,在西昌卫星发射中央发射成功。至此,历时2年半左右,中国北斗全球导航体系周详建成。此前,这条北斗之路已经走了26年。

6月23日9点43分,北斗三号体系末了一颗组网卫星发射起飞。航天科技集团一院供图

在全球四大导航体系(美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略、中国北斗)中,中国北斗体系首步最晚,却“后来居上”超越俄欧,与GPS同为现在最先辈、齐全的导航体系。

中国卫星导航定位协会副秘书长王博认为,北斗三号体系短时间内建成,堪称世界航天壮举。异日不光能为全球各个角落挑供定位导航和授时服务,还能为临近空间航天器定位和导航。

现在,中美在高科技周围有一些摩擦,王博认为,北斗卫星中央器件通盘实现国产化,不会受到“卡脖子”影响,而且北斗与GPS已经签定信号兼容和互操作的制定,议决配相符为全球用户挑供更好的服务。

中国卫星导航定位协会副秘书长王博。摄影/新京报记者 周博华

睁开全文

北斗对国计民生和国防坦然有战略意义

新京报:北斗三号全球卫星导航体系建成之后,会为平时生活带来什么样的转折?

王博:卫星导航体系能够是与平时生活结相符得最厉密的航天工程。吾们会频繁用柔件查询本身的位置和导航,叫外卖、网购等也离不开导航。正是由于有了卫星导航体系,吾们才能够专门方便、矮成本地获取准确的位置和时间新闻,这对于人类生活的转折是专门深切的。

为什么这么说?由于几乎所有人类运动都离不开两个最基本要素,一是时间,一是空间位置。卫星导航体系正好精准挑供了这两个最基本的要素。行使卫星和地基添强基站,能够达到厘米级甚至毫米级的定位精度,以及纳秒级的授时精度。而这统统,只必要用一个专门矮廉的终端,北斗或者GPS芯片不到10元人民币。

新京报:美国GPS体系比较早就建成了,为什么吾们已经用上了GPS,还要重建设中国本身的卫星导航体系?

王博:这个题目专门关键,不光美国有GPS,俄罗斯也有格洛纳斯体系,这两套体系上世纪70年代就最先试验和建设, 90年代基本建成。为什么吾们还要建设本身的导航体系?一个很主要的因为是,在国计民生许众主要走业内里,都要用到时空基准。

吾们一向强调一个概念,叫做时空基准。举一个浅易的例子,比如电网就必要专门精准的时间基准,交流电本身每一秒都在变换,吾国用的是50赫兹交流电,每秒钟要变换50次。要让发出的电上到电网,就请求频率专门准,实在的频率必要精准的时间,时间约束禁锢,整个电网的调度将无从谈首。

再比如通信,尤其在5G时代,基站与卫星定位结相符得比原本更添厉密。所有通信都有一个时间戳的概念,时间约束禁锢,吾们发送和授与数据就异国基准了,通信体系也会瘫痪。还有金融体系,每一秒都有许众金融营业发生,每一笔营业到底在哪一个时间完善?要把一秒钟分成几百万份,不能够再用清淡电子外计时,就必要卫星导航体系的精准授时功能。

因此,有了GPS、格洛纳斯以后,照样要坚持做本身的北斗体系,这是北斗的战略意义。对于国防坦然来说,北斗也尤为主要,在保卫国家坦然的时候,许众武器装备的制导、导航都离不开卫星。

西昌卫星发射中央,北斗三号末了一颗组网卫星包裹在火箭整流罩中。航天科技集团一院供图

在城市环境、中矮纬度地区 北斗终局比GPS更好

新京报:当吾们想清新本身的位置时,北斗是怎样议决几颗卫星配相符来挑供定位的?

王博:原理上,卫星导航体系起码必要4颗卫星才能给出实在的位置和时间新闻,不管用哪个体系的卫星。但未必,倘若你在高大修建物左右,能够会隐瞒若干颗卫星信号,性能就不足好,定位精度就不足高。因此行家发现,在某些高大修建物左右,或者在屋子里,定位偏差会比较大。

但倘若卫星数目稀奇众,这几颗星定位终局不好,还能够用其他卫星弥补。由于授与机在定位的时候,有一个做事是按照卫星几何分布的特点,选择最正当定位的卫星。因此卫星数现在越众,定位的终局必定会更好。

新京报:北斗建设晚于GPS,清淡首步晚的逆而首点更高,北斗有什么特色功能和上风?

王博:北斗的特色是专门清晰的。第一个就是轨道设计。30颗卫星分成三个轨道面,其中两个是高轨,定位时比矮轨卫星终局要好一些,尤其在中矮纬度地区,北斗定位终局是优于GPS的。

城市环境由许众高大修建物隐瞒,卫星轨道越高受到隐瞒的能够性就越幼,因此北斗在城市环境中定位终局也会比GPS更好。

北斗信号方面也有上风,是现在唯一能行使三频型号的卫星导航体系,现在GPS也在进走三频的改造。信号频率数越众,偏差就更幼,定位精度会高。

北斗二号挑供亚太地区服务至今近8年时间,北斗行使数见不鲜,许众行使是原本GPS时代从来异国想到过的。中国重大的市场,以及科技做事者和行使技术人员行使聪明和聪敏,催生许众以前想象不到的行使,这其实也是北斗的一大特色。

GPS曾一家独大 挤压北斗“存在感”

新京报:北斗已经普及行使在生活生产一些周围,但挑到卫星导航,行家第一个照样想到GPS,怎么理解这个形象?为什么北斗的“存在感”照样挺弱的?

王博:这有一个惯性的因为,由于行家之前用GPS用惯了,GPS几乎成了卫星导航的代名词。

上世纪90年代,能够还有格洛纳斯与GPS形成竞争有关,但由于一些历史因为,格洛纳斯并不像GPS发展得这么好,几乎整个市场只有GPS一家独大。吾们国家在谁人阶段已经教育了许众GPS用户,当北斗发展到必定水平的时候,大片面市场已经被GPS占有。

最最先的时候,吾们的智能手机是异国北斗芯片的。也就是近几年,北斗芯片才逐渐成为智能手机的标配,但是之前许众柔件和硬件已经适宜了GPS,比如地图柔件会挑示你“GPS信号弱”,而不是“卫星导航信号弱”,这是留存下来的惯性。而且GPS这个名称原本就是“全球定位体系”的缩写,因此吾们讲全球定位体系的时候,自然而然就会说GPS。

因此说北斗在这些方面照样任重而道远,必须要让老平民、用户清新,图片中心现在用到的定位导航不光是GPS,还有很大一片面是吾们的北斗。

新京报:北斗和GPS这两个全球导航体系是现在最先辈的,而且卫星数目越众的时候功能越好,倘若这两个体系能配相符,必定会有很好的终局。之前,北斗和GPS启动了信号兼容和互操作的做事,异日这两个体系是什么样的配相符有关,会不会产生必定的竞争?

王博:实际行使时,并不会区分到底用的是GPS照样北斗,吾们期待望到的是最后定位终局。因此,对于老平民的平时行使而言,其实北斗和GPS十足是一个配相符有关,共同来升迁定位精度。但是吾们还要仔细一点,就是在某些周围,必须要行使吾们自立可控的时空基准,比如说最最先挑到的国计民生、国防坦然这些周围。

新京报:比来一两年,美国在一些高端前沿科技周围对中国有一些控制措施,会不会对北斗异日的国际化产生影响?

王博:对北斗的国际化吾觉得能够会有必定的影响,但吾们要望到积极的一点,就是北斗卫星的中央器件通盘都是国产的。

对北斗卫星来说,不存在所谓的“卡脖子”。但是在详细行使时,吾们能够要仔细,比如手机,不光纯行使北斗芯片,还有其他许众功能,倘若其他一些功能受到“卡脖子”约束,北斗在这些手机上进走推广肯定也会存在必定的难度。

吾们还要望到,随着吾国国际影响力赓续扩大,尤其是添入“一带一同”倡议的国家越来越众,北斗在今后推广时也有上风,由于对于民用用户来说,众一个卫星体系就越准确,何笑而不为?随着“一带一同”建设,北斗在许众地方尤其是一些基础设施建设里,得到了普及的行使。

北斗三号卫星在轨运走终局图。航天科技集团五院供图

北斗芯片价格降矮 不再制约北斗体系推广

新京报:在北斗发展之初,由于北斗芯片价格比较高,必定水平上制约了北斗的推广,现在芯片发展得怎么样?

王博:芯片到了比较成熟的阶段,北斗刚首步时芯片很贵,一个能够要几百甚至上千,极大地窒碍了北斗的推广。但现在北斗芯片和北斗、GPS双模芯片,与清淡芯片成本是相通的。基本上所有导航芯片都声援GPS和北斗双模定位,有的甚至是众模,还兼容格洛纳斯、伽利略。吾们自然会选择采用双模定位的芯片,能够得到更好的精度和更高的郑重性。

新京报:就是说除了前端的卫星发射,其实在北斗体系后端的行使和产业也已经很成熟了?

王博:北斗专门得好于中国的重大市场,各个行使遍地开花。刚才介绍的这些行使,能够概念并不是中国挑出的,但做得最好的必定是在中国,由于中国用户量很大,而且中国有许众电子元器件、电子产品设计和开发厂家,能够最快速地将这些方案落地,形成产品。

两年半快捷完善组网 堪称世界航天壮举

新京报:北斗三号第一颗卫星是2017年11月初发射的,两年半众就能建成这么大周围的星座网络,是怎么做到的?

王博:这是吾国航天史上的一个壮举,在如此短时间内浓密发射,成功率百分之百,在国际上也能够称之为壮举。吾觉得因为有众方面,比如卫星制造,吾们有前期许众颗卫星的技术积累,能够专门快速高效地制造卫星。还有发射北斗卫星的长三甲系列火箭,已经经历了100众次发射,也是能够撑持如此高密度、高成功率发射的主要基础。

新京报:30颗卫星如何分布在地球轨道上?相互之间议决怎样的配相符实在进走定位和授时?

王博:北斗三号的轨道设计也是独创,GPS、格洛纳斯和欧盟正在建设的伽利略卫星导航体系,轨道都不如北斗复杂。北斗三号分布在三个轨道面,第一个轨道面是与GPS和格洛纳斯相通的MEO轨道,也就是地球中圆轨道,离地面比较近,统统24颗卫星;第二个轨道面是倾斜地球同步轨道IGSO,有3颗卫星;第三个轨道面是地球静止轨道GEO,也有三颗卫星。

每个轨道面的卫星都有得天独厚的上风,比较稀奇的是,IGSO和GEO卫星除了挑供定位、导航和授时服务,还有一个专门主要和稀奇的功能,就是短报文通信。

短报文通信是北斗体系的主要上风,这是GPS、格洛纳斯都不具备的。平时行使中,导航和通信许众时候同时必要,比如倘若清新本身的位置,又想通知别人吾在那里,或者期待望一望别人在那里,异国通信功能就无从谈首。在有手机信号隐瞒的环境里好办,能够行使移动通信网络,但在大量异国手机信号的地区,就必须要倚赖卫星通信。清淡卫星通信比较腾贵,北斗短报文则成本矮廉,新闻简短,在许众答急声援、远洋渔业等行使中,行使北斗短报文就专门方便。

新京报:能够设想一个场景,渔船在海上遇到风暴之后失踪有关了,就能够议决北斗终端发送短信,通知别人现在是什么状况。

王博:对,北斗三号建成以后,原本的区域短报文扩展到全球短报文,在全球任何地方都能够行使北斗来通信。

北斗三号能够隐瞒临近空间 为空间站定位导航

新京报:北斗三号称为全球导航体系,是不是意味着以后全球各个角落都能够用上北斗体系?

王博:不光仅是全球各个角落,包括临近空间、地球静止轨道空间,都能够授与北斗信号。现在许众航天器也都装有卫星定位授与机,能够授与GPS和北斗信号,航天器就能够清新本身的位置在那里,姿态如何等。因此北斗体系不光是隐瞒吾们的地球,也隐瞒了地球之外的这些空间。

新京报:甚至以后也能够会为空间站导航?

王博:是的。

新京报:到今天,北斗三号星座建设周详完善,但周详挑供更优质的服务能够还必要一段时间,还有哪些详细做事?

王博:对于卫星导航体系而言,对精度和郑重性的寻觅一向存在。现在北斗体系能够定位5-10米精度,后续还期待精度更高一些。其实地基添强体系在全国已经专门普及,能够使定位精度达到厘米级甚至毫米级。

以后还会建设一些星基添强体系,议决矮轨卫星对卫星导航体系进走添强。而且吾们也期待在各个空间,包括海陆空和水下,都能够用到更精准的导航定位,能够以北斗为中央带动传感器的发展,来实现云云的终局。

新京报记者 倪伟

编辑 张畅 校对 杨许丽


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