北斗卫星导航系统

作者:祁紫轩 时间:2020-06-29 点击数:

(一)概述

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,简称:BDS)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。其核心功能是:

  • 定位——全球范围内为用户提供精确的位置定位精度10米。

  • 导航——提供精确的速度和方向信息测速精度0.2米/秒。

  • 授时——全球范围内为用户提供准确的时间授时精度20纳秒。

  • 通信——提供短报文卫星通信功能。

北斗系统是由GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座。GEO卫星相对地球静止,轨道高度35786km,轨道倾角为0度,单星覆盖区域较大,3颗卫星可覆盖亚太大部分地区。IGSO卫星轨道高度与GEO卫星相同,轨道倾角为55度,星下点轨迹为“8”字。北斗MEO卫星轨道高度约21500km,轨道倾角为55度,绕地球旋转运行,通过多颗卫星组网可实现全球覆盖,北斗MEO星座回归特性为7天13圈。

(二)北斗标识

北斗卫星导航系统标志由正圆形、写意的太极阴阳鱼、北斗星、网格化地球和中英文文字等要素组成。圆形构型象征中国传统文化中的“圆满”,深蓝色的太空和浅蓝色的地球代表航天事业。太极阴阳鱼蕴含了中国传统文化。北斗星是自远古时起人们用来辨识方位的依据。司南是中国古代发明的世界上最早的导航装置,两者结合既彰显了中国古代科学技术成就,又象征着卫星导航系统星地一体,为人们提供定位、导航、授时服务的行业特点,同时还寓意着中国自主卫星导航系统的名字—北斗。网格化地球和中英文文字代表了北斗卫星导航系统开放兼容、服务全球。

(三)组成

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段。北斗三号系统空间段由3颗GEO卫星、3颗IGSO和24颗MEO卫星等组成。地面段。北斗三号系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站,以及星间链路运行管理设施。用户段。北斗系统用户段包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端设备、应用系统与应用服务等。

(四)发展路线

中国北斗卫星导航系统实施“三步走”战略。

第一步:北斗一号,解决有无

1994年,启动北斗一号系统建设;2000年发射2颗地球静止轨道(GEO)卫星,建成系统并投入使用,采用有源定位体制,为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务;2003年,发射第3颗地球静止轨道卫星,进一步增强系统性能。

北斗一号,中国卫星导航系统实现从无到有,使中国成为继美、俄之后第三个拥有卫星导航系统的国家。北斗一号是探索性的第一步,初步满足中国及周边区域的定位导航授时需求。北斗一号巧妙设计了双向短报文通信功能,这种通导一体化的设计,是北斗的独创。

第二步:北斗二号,区域无源

2004年,启动北斗二号系统建设;2012年,完成14颗卫星、即5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球轨道卫星(IGSO)和4颗中圆地球轨道卫星(MEO)的发射组网。北斗二号在兼容北斗一号技术体制基础上,增加无源定位体制,为亚太地区提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

北斗二号创新性构建了的5GEO+5IGSO+4MEO的中高轨混合星座架构,为全世界卫星导航系统发展提出了新的中国方案。

第三步:北斗三号,全球服务

2009年,启动北斗三号系统建设;2020年,全面建成北斗三号系统。北斗三号系统是由3GEO+3IGSO+24MEO构成的混合导航星座,系统继承有源服务和无源服务两种技术体制,为全球用户提供基本导航(定位、测速、授时)、全球短报文通信和国际搜救服务,同时可为中国及周边地区用户提供区域短报文通信、星基增强和精密单点定位等服务。7月31日,习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通,标志着北斗“三步走”发展战略圆满完成,北斗迈进全球服务新时代。

北斗“三步走”发展战略,是在结合我国国情和不同阶段技术经济发展实际提出的发展路线,北斗系统的成功实践,走出了在区域快速形成服务能力、不断扩展为全球服务,具有中国特色的卫星导航发展道路,丰富了世界卫星导航的发展模式和发展路径。

(五)应用

基于北斗系统的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用,广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域,应用的新模式、新业态、新经济不断涌现,深刻改变着人们的生产生活方式。中国将持续推进北斗应用与产业化发展,服务国家现代化建设和百姓日常生活,为全球科技、经济和社会发展做出贡献。比如,庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵现场。依托于北斗阅兵训练考核辅助系统精准助力阅兵训练,并保障32个装备方队的580台车辆,以整齐划一的行进速度,前后左右一致的车距,实现“精准砺锋”。

除此之外,北斗在国防安全、交通运输、精细农业、气象应用、应急救援、精密授时、地图测绘等各行各业应用也非常广泛频繁。

秉承“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”的发展理念,大力弘扬“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神,2035年前将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系,为未来智能化、无人化发展提供核心支撑,持续推进系统升级换代,融合新一代通信、低轨增强等新兴技术,大力发展量子导航、全源导航、微PNT等新质能力,构建覆盖天空地海、基准统一、高精度、高智能、高安全、高效益的时空信息服务基础设施。服务全球,造福人类!

(摘自北斗网)

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