北斗三號亮點多多

　　由于北斗三號導航衛(wèi)星需采用許多新技術，為此，我國在2015年至2016年陸續(xù)發(fā)射了5顆北斗三號試驗衛(wèi)星，驗證了以高精度星載原子鐘、星座自主運行等為代表的衛(wèi)星載荷關鍵技術，以輕量化、長壽命、高可靠為典型特征的衛(wèi)星平臺關鍵技術，基于星地鏈路、星間鏈路、全新導航信號體制的導航衛(wèi)星運行控制關鍵技術，以及98%的國產化器件，關鍵器件均為“中國造”。

　　從2017年11月5日發(fā)射首批北斗三號(2顆)地球中圓軌道導航衛(wèi)星起，我國正式開始建造“北斗”全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。與北斗二號相比，除了服務區(qū)域由區(qū)域覆蓋擴大到全球覆蓋外，北斗三號在精度和可靠性上都有很大的提高。其單星設計壽命由以前的8年提高到10至12年，并首次提出“保證服務不間斷”指標。

　　另外，還有以下重大技術創(chuàng)新或改進。北斗三號中圓地球軌道衛(wèi)星采用了新型的導航衛(wèi)星專用平臺，它具有功率密度大、載荷承載比重高、設備產品布局靈活、功能拓展適應能力強等技術特點，可為系統(tǒng)后續(xù)功能和需求拓展提供更大的適應能力，將實現(xiàn)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位、授時和導航的服務業(yè)務，兼容天基數(shù)據(jù)傳輸、新業(yè)務載荷的在軌應用，能作為天基數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的廣播節(jié)點。作為世界上唯一的由3種軌道衛(wèi)星構成的導航系統(tǒng)，北斗三號未來還將按照國際標準增加全球搜救、全球位置報告、星基增強等拓展服務。

　　北斗三號地球靜止軌道衛(wèi)星與傾斜地球同步軌道衛(wèi)星采用大型衛(wèi)星平臺，它能集成多種載荷，兼容實現(xiàn)天基增強、可動點波束功率增強、短報文通信與位置報告等系統(tǒng)；成為天基數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的中心節(jié)點。

　　北斗三號衛(wèi)星星座首次配備了相控陣星間鏈路(在衛(wèi)星之間搭建的通信測量鏈路)，解決了境外監(jiān)測衛(wèi)星的難題，成為一大特色。這樣能實現(xiàn)對運行在境外的衛(wèi)星進行監(jiān)測、注入功能，并可實現(xiàn)衛(wèi)星之間的雙向精密測距和通信，從而能夠進行多星測量，自主計算并修正衛(wèi)星的軌道位置和時鐘系統(tǒng)，大大減少對地面站的依賴，提高整個系統(tǒng)的定位和服務精度。星間鏈路是“北斗”實現(xiàn)自主導航的關鍵，不僅實現(xiàn)了北斗衛(wèi)星相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，還能相互測距，自動“保持隊形”，減輕地面管理維護壓力。所謂自主導航，就是指即使地面站全部失效，30多顆“北斗”導航衛(wèi)星也能通過星間鏈路提供精準定位和授時，地面用戶通過手機等終端接收導航衛(wèi)星的信號，仍舊能進行定位及導航。

　　眾所周知，導航衛(wèi)星上的原子鐘性能對整個衛(wèi)星導航系統(tǒng)的性能有重要影響。北斗三號衛(wèi)星采用我國新型高精度銣原子鐘和氫原子鐘。與北斗二號衛(wèi)星采用的原子鐘相比，北斗三號上的原子鐘在產品體積、重量方面大幅降低，每天的頻率穩(wěn)定度提高了10倍，綜合指標達到國際領先水平。其上的氫原子鐘精度將比北斗二號的星載銣原子鐘提高一個數(shù)量級。銣原子鐘天穩(wěn)定度為每1萬秒誤差10－14秒量級，氫原子鐘天穩(wěn)定度為每1萬秒誤差10－15秒量級。原子鐘技術的進步，直接推動了“北斗”系統(tǒng)的定位精度由10米量級向米級跨越，測速和授時精度同步提高一個量級。

　　北斗三號進一步提升了連續(xù)性、穩(wěn)定性和可用性的指標，采用多項新技術提高了衛(wèi)星的抗干擾能力，非計劃中斷指標為每年0.4次，達到國際先進水平。它采用了多重可靠性“加固”措施，可最大限度增強系統(tǒng)的保險系數(shù)。比如，系統(tǒng)建成后運行衛(wèi)星數(shù)量大于服務必需衛(wèi)星數(shù)，即衛(wèi)星有備份；配備了多臺銣原子鐘，形成“雙保險”一起提供服務；還采用了軟件冗余、故障自我診斷和故障自我修復等多項措施，可保證系統(tǒng)可靠性。

　　該衛(wèi)星還在世界上首次實現(xiàn)了衛(wèi)星的在軌自主完好性監(jiān)測功能，這一功能對民航、自動駕駛等生命安全領域用戶來說，具有極強的實用價值。它將增加性能更優(yōu)的互操作信號，即與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容性更好的信號B1C和B2a信號。其全新的導航信號體制和強大的在軌重構功能，也將極大地提升用戶體驗，因為通過兼容互操作技術，可為用戶能在終端上接收多個信號奠定基礎，給用戶提供多種選擇方案。

　　根據(jù)計劃，2018年前后完成18顆北斗三號衛(wèi)星發(fā)射，屆時將面向“一帶一路”國家和地區(qū)提供基本服務。到2020年前后，北斗三號系統(tǒng)面向全球提供全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。“北斗”發(fā)展藍圖是構建國家綜合定位、導航和授時體系建設，以“北斗”系統(tǒng)為核心，建成天地一體(包括太空、地面、水下、室內)、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國家綜合定位、導航和授時體系。

　　延伸閱讀

　　北斗衛(wèi)星是怎么導航定位的

　　我國第一代導航衛(wèi)星北斗一號與第二代導航衛(wèi)星北斗二號以及第三代導航衛(wèi)星北斗三號在工作原理上有明顯不同之處。

　　北斗一號衛(wèi)星導航系統(tǒng)是通過采用衛(wèi)星無線電測定業(yè)務方式來確定用戶的位置。在平時，地面中心站經2顆北斗一號地球靜止軌道衛(wèi)星不斷向用戶詢問是否需要定位的信號，而用戶終端一般只處于光收聽不發(fā)信息的狀態(tài)。當需要定位時，用戶終端分別經2顆北斗一號地球靜止軌道衛(wèi)星向中心站發(fā)送需要定位的申請信號。這時，地面中心站通過測量信號的往返時間來算出用戶終端分別到每顆衛(wèi)星的距離。由于衛(wèi)星的位置是已知的，所以可以用這2個距離測量數(shù)據(jù)進一步推算出用戶位置。最后，地面中心站將該定位信號經1顆衛(wèi)星傳給用戶終端。

　　采用這種方式的優(yōu)點所需衛(wèi)星少，只要2顆衛(wèi)星就行；具有導航定位、發(fā)短報文和精密授時等多種功能。但其定位精度不高，系統(tǒng)用戶容量有限。

　　北斗二號和北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)在國際首次實現(xiàn)了采用衛(wèi)星無線電測定業(yè)務和衛(wèi)星無線電導航業(yè)務相結合的集成體制方式來為用戶導航定位。所謂衛(wèi)星無線電導航業(yè)務，就是用戶被動測量來自至少4顆在衛(wèi)星時鐘控制下的導航衛(wèi)星連續(xù)發(fā)送的無線電導航信號，并根據(jù)這些衛(wèi)星信號的不同傳輸時間，來測定用戶到這些衛(wèi)星的不同距離，然后通過用戶終端的數(shù)學運算得到用戶的三維坐標與速度。

原標題：解碼北斗三號：和前兩代衛(wèi)星相比，它有何不同？

來源：http://www.chinanews.com/gn/2017/11-08/8371001.shtml