11月5日,在世界的矚目中北斗系統再度雄起,北斗第三步——北斗衛星全球導航系統建設正式拉開大幕。按照計劃部署,我國將于2018年前后完成18顆衛星發射,率先為“一帶一路”沿線國家提供基本服務,2020年將實現35顆北斗衛星全球組網,具備服務全球能力。自主創新、分步建設,中國的北斗系統正在助力創新型國家建設、正在闊步走向世界。
據來自中國空間技術研究院(以下簡稱“研究院”)的北斗三號工程副總設計師、衛星首席總設計師謝軍介紹,在北斗三號全球導航系統的論證研制工作之初,研究院就明確了研制要求,確定了建設獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的全球衛星導航系統的發展目標。相對于北斗二號區域系統,北斗三號系統的服務區域將擴展至全球,系統實現了下行導航信號升級與改造等關鍵技術方面的突破,并在此基礎上增加了新的導航信號,為用戶提供更為優質的服務。
建設高性能、高可靠的北斗全球衛星導航系統,是我國科技領域中長期發展規劃的16項重大專項之一,系統建設既是對北斗區域系統的完善與升級,更是聚焦世界一流衛星導航系統的攀登與跨越。系統建成后性能與GPS相當,將使我國衛星導航系統達到國際先進水平。
回顧北斗三號首發兩顆衛星的研制歷程,研究院作為總體單位,匯聚各方力量,把車間當成戰場,把攻關當成戰斗,攻克了北斗衛星研制的各種難關,北斗全球系統揭幕戰首戰大捷!
北斗三號衛星試驗隊簽字承諾
隨著全球系統的建設,陸續發射的北斗衛星將在地球上空,架設一張覆蓋全球的空天網絡“經天緯地”,服務全球。為了解決境外衛星的數據傳輸通道,研究院北斗三號研制人員攻克了星座星間鏈路技術,采取星間、星地傳輸功能一體化設計,實現了衛星與衛星、衛星與地面站的鏈路互通,這就是說,雖然“看不見”在地球另一面的北斗衛星,但用北斗衛星的星間鏈路同樣能與它們取得聯系。
用星間鏈路技術實現太空“兄弟”間手拉手、心相通,不僅實現了相互間的通信和數據傳輸,還能相互測距,自動“保持隊形”,可以減輕地面管理維護壓力。星間鏈路技術的應用中,設計了全新的網絡協議、管理策略和路由策略,解決了衛星境外監測的難題,是北斗全球導航系統建設的一大特色。
據研究院北斗三號衛星總設計師王平介紹,星載原子鐘是確保導航定位精度的關鍵設備。為了提高服務的精度,北斗三號配置了新一代原子鐘,通過提升原子鐘指標,提升衛星性能、改善用戶體驗,頻率穩定度較北斗二號區域導航系統提高了10倍,達到世界先進水平。銣鐘的技術進步,直接推動了我國新建設的全球導航系統定位精度由之前區域系統的10米跨越到后續全球系統米級分辨率,測速和授時精度同步提高一個量級。
我國北斗衛星采用銣原子鐘,同時還配置了性能更高的新研國產氫原子鐘。氫原子鐘雖然質量和功耗比銣原子鐘大,但穩定性和漂移率等指標更優。相對于銣原子鐘,我國起步更晚,2015年我國研制的氫原子鐘首次在軌應用驗證,為北斗全球導航系統進行了技術探索,至今功能、性能十分穩定。星載氫原子鐘的在軌應用,對于實現北斗導航定位“分秒不差”,將發揮重要作用。
當今世界四大衛星導航系統爭奇斗艷,異彩紛呈。在加速北斗系統建設的同時,有一個問題是無法回避的,這就是該如何看待北斗和其它衛星導航系統的關系呢?對此,我國在啟動北斗導航系統建設之初就給予了回答,這就是我們一直在堅持和實踐的 “中國的北斗,世界的北斗”理念。我們始終堅持北斗是服務全球、造福人類的,北斗要與其它衛星導航系統相互兼容,共同發展,這是我國發展北斗系統的一項原則。在這一原則指導下,北斗衛星在設計建造之初,就考慮到對其它系統的兼容性。通過北斗兼容互操作技術,為用戶端能在終端上接收多個信號提供了基礎,這就給用戶提供多種選擇。北斗導航系統兼容、互操作的便利性將保證全球用戶利益的最大化。
加強與其它衛星導航系統間的溝通,推動衛星導航技術的兼容性應用,是發展衛星導航系統的重要課題。GPS、北斗、格洛納斯、伽利略等系統建成以后,導航衛星將達到100顆以上,這也就意味著全球用戶可以接收到更多的可用衛星信號,實現各大系統兼容,將對全球用戶產生極大的好處。