华夏“北斗卫星”轮廓

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北斗卫星导航系统﹝BeiDouNavigation Satellite System﹞是 中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。

【据1月11日《北京青年报》报道】我国建设的北斗导航的定位精度与GPS相当,但比GPS多了一种重要功能,就是我们有双向通讯的功能,而国外的导航是单向的。

  • 名称:北斗卫星导航系统
  • 制造商:中国航天科技集团公司
  • 发射日期:2000年
  • 发射地点:西昌卫星发射中心
  • 运载火箭:长征三号甲运载火箭

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2020年,北斗导航系统成为一个向全球提供服务的卫星导航系统

  北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度优于20m,授时精度优于100ns。2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

2010年12月18日4时20分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第7颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道。按规划,2012年左右,北斗卫星导航系统将首先提供亚太地区的全覆盖定位、授时等服务,到了2020年左右就可覆盖全球。这标志着中国北斗卫星导航系统卫星组网正按计划稳步推进。

结构特点研制历程使用情况

韦德1946官网,中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和九颗北斗导航卫星(其中,北斗-1A已经结束任务),将在系统组网和试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。

提起卫星导航系统,人们就会想到它在海湾战争中的显赫战绩。当时,由于阿拉伯半岛的茫茫沙海上没有任何地形可以作为参照,因此多国部队的每一种战术操作几乎都离不开卫星导航系统的引导,也正是得益于卫星导航的帮助,在短短的42天时间内,多国部队就战胜了伊拉克军队,解放了科威特。

结构特点

北斗卫星导航系统由空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°,中地球轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间为相隔120°均匀分布。

北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。

现在卫星导航,不仅仅体现在重大的军事价值上,手机定位、车载GPS,它的民用价值也在日益彰显,各国也都在实施部署自己的导航定位系统。约在40年前,美国军方开始了被称作“全球定位系统”的研制。1976年,俄罗斯开始了名为“格洛纳斯”项目的全球卫星导航系统研发。1999年,欧洲也有了伽利略卫星定位系统。而中国也不甘落后,从上世纪80年代末开始,研制起自己的“GPS”,并被命名为“北斗”计划。

研制历程

1994年,中国正式开始北斗卫星导航试验系统的研制,并在2000年发射了两颗静止轨道卫星,区域性的导航功能得以实现。2003年又发射了一颗备份卫星,完成了北斗卫星导航试验系统的组建。

北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

时至今日,北斗系统已经成功发射了7颗卫星,梦想也在逐渐丰满壮大。根据当前的计划,北斗系统预计到2012年共发射12颗工作卫星,完成服务范围覆盖亚太地区的目标;到了2020年,北斗将发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,成为一个向全球提供服务的卫星导航系统。

使用情况

截至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时,已为正式系统发射了16颗卫星,其中14颗组网并提供服务,分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星,4颗中地球轨道卫星。

目前,中国有约4万艘渔船安装了北斗卫星导航系统的终端,终端向手机发送短信为3角人民币,高峰时每月发送70万条。同时,中国有10万辆车已安装北斗的导航设备。

制约北斗导航民用的最大瓶颈是芯片价格,相对于GPS系统,北斗终端设备的芯片成本较高,若能够广泛生产和使用则可降低价格。

目前全世界有4套卫星导航系统:中国北斗、美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”。其中美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”已建成投入使用。中国北斗,欧洲“伽利略”仍处于建设阶段。

如果国外封闭了GPS导航系统,那我们无异于“盲人摸象”

卫星导航系统是重要的空间基础设施,为人类带来了巨大的社会经济效益。中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。

“这个目标是根据我国的实际情况提出来的,我国实施北斗导航系统是由于本国的需要,从技术领域上来说,卫星导航是一项重要的组成部分,需要我们不断摸索。另外,我国不能总是依赖国外的GPS,如果国外封闭了GPS导航系统,那我们无异于‘盲人摸象’。还有,卫星导航定位有着很大的经济价值,因此我国拥有自己的卫星定位系统是非常必要的。在最开始,我国的资金还很薄弱,所以采取的是双星定位,利用两颗经度上相距60°的地球静止轨道卫星(分别定点于东经80°和140°)对用户双向测距,实现卫星定位的基本功能,但这只是区域性卫星定位,后来,随着我国经济和技术实力的不断增强,我国决定在2020年形成覆盖全球的卫星导航系统。”中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲研究员告诉《北京科技报》。

2000年以来,中国已成功发射了9颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。

据北斗导航系统一位不愿意透露姓名的专家解释,每个国家的导航系统都不一样,他们自行选择发射多少卫星,在哪些轨道上,从而形成了自己的定位系统。各国全球定位系统的不同之处也就在于在轨道上发射卫星数量的不同。比如美国的GPS系统是在距离我们头顶上空约2万公里处的中地球轨道部署了24颗卫星,而我们在设计北斗导航的时候也曾经有过很多的方案。最后经过专家论证,选择了目前的这个方案,也就是有5颗赤道同步卫星,这些属于静止轨道卫星,还有30颗非静止轨道卫星。在这30颗卫星中,又分为倾斜同步轨道卫星,即这些卫星是与太阳同步的;还有中圆轨道卫星,即它是围着地球转的。有了这样的卫星部署,就可以实现覆盖我国和周边地区的定位了。

我国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

在北京奥运会和上海世博会期间,北斗系统也发挥了重要作用

我国计划2012年左右,“北斗”系统将覆盖亚太地区,2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射九颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

除了要向轨道发射卫星以外,北斗系统还需要完备的硬件装备。中国空间技术研究院研究员庞之浩说:“北斗系统由空间段、地面段和用户段3部分组成。所谓的空间段指的就是距离地面2万公里左右的太空上的空间卫星分布,一般是由24~30颗卫星组成,依据其结构设计分布在3个或6个轨道平面上,相邻轨道间的夹角必须相同。为保证系统的连续运行,一般在每个轨道上还部署一颗备份卫星,一旦有卫星发生故障,就可以立即替代‘上岗’。”

发展历程

庞之浩认为,目前我国已经发射的7颗卫星还不能够为用户提供实现全方位的定位服务,等到2012年发射12颗工作卫星,完成覆盖亚太地区的目标,就可以实现亚太地区的定位功能。但我国现有的北斗卫星导航试验系统已应用于交通运输、减灾救灾和公共安全等诸多领域,在北京奥运会和上海世博会期间,北斗系统也发挥了重要作用。例如:在奥运圣火境内传递活动中,北斗卫星导航试验系统被用于奥运圣火接力车队的车载监控,包括实时掌握火炬接力车队运行情况、现场调度和指挥控制等功能。在上海世博会期间,装有北斗卫星接收模块的远程监控车载系统,安装在了300多辆新能源汽车上,这些远程监控车载系统具有实时状态监控、车辆故障诊断、车辆定位及车辆管理、调度、应急服务等功能。

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

北斗导航的定位精度与GPS相当,同时具备双向通讯的功能

“北斗”卫星导航系统:

曹冲告诉记者,我国建设的北斗导航的定位精度与GPS相当,但比GPS多了一种重要功能,就是我们有双向通讯的功能,而国外的导航是单向的,只能广播,而我国却可以把信号传回来,就相当于我们能够收发短信,发送短报文,可国外就只能提供定位、授时服务,这是我们明显的优势。另外,我们在进行北斗卫星的定位系统的研制时,保留了它的兼容性,这样我国的北斗定位与美国的GPS定位组合在一起,在设计芯片的时候它可以同时接收两个卫星,这样更能保证定位服务的效果,使用户在将来使用的时候也会更加方便。

“北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项,其工程代号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。我国结合国情,科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施设备等;第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号”区域系统);第三步是到2020年,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

等我国的北斗导航系统实施全球覆盖以后,用户可以在全球任何一个角度进行全方位定位,除了能够在飞机、轮船、车辆上使用以外,北斗导航还可以应用到国民经济的各个领域,比如科学研究、商业化利用等。

导航卫星

曹冲提醒,从目前阶段来说,要想实现2020年的全球定位系统,我国还有很多关键的技术需要实施,比如原子钟、轨道确定、北斗导航芯片、如何在大的区域实施卫星系统建站、进行卫星布设等,这些都是完善整个系统的关键步骤。 来源:中国航天科技集团公司网站

北斗一代

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