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安全可靠 聯(lián)通世界

??新技術(shù)為解決境外衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸提供有效方案

“星間鏈路是北斗三號實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш椒?wù)功能的重要手段。”中國航天科技集團(tuán)五院北斗三號工程副總設(shè)計(jì)師、衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍告訴《經(jīng)濟(jì)日報(bào)》記者，我國不可能像GPS那樣在全球建立地面站，因此，星間鏈路技術(shù)的攻克為解決境外衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸提供了有效方案。

北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)采取星間、星地傳輸功能一體化設(shè)計(jì)，讓太空兄弟們手拉手、心相通。這不僅實(shí)現(xiàn)了高軌、中軌衛(wèi)星及地面站之間的鏈路互通，還能相互測距，自動(dòng)“保持隊(duì)形”，大幅減輕地面管理的維護(hù)壓力。雖然“看不見”在地球另一面的北斗衛(wèi)星，但使用星間鏈路技術(shù)同樣能取得聯(lián)系。“在星間鏈路技術(shù)應(yīng)用中，我們還開創(chuàng)性設(shè)計(jì)了全新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、管理策略和路由策略，解決了不能通過全球布站進(jìn)行衛(wèi)星境外監(jiān)測的難題，這是北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)的另一大特色。”謝軍說。

建設(shè)一個(gè)安全可靠的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國航天對世界的莊嚴(yán)承諾。“衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大支撐，也是為全人類提供時(shí)間、空間坐標(biāo)的基礎(chǔ)設(shè)施，其服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性十分重要。”中國航天科技集團(tuán)五院北斗三號衛(wèi)星總指揮遲軍認(rèn)為，就像停水停電之于城市生活，衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)一旦中斷，國家和社會(huì)的正常運(yùn)行會(huì)受到很大影響，這就給衛(wèi)星導(dǎo)航的可靠性提出了極為苛刻的要求。

“北斗是一個(gè)系統(tǒng)工程，每次為用戶提供服務(wù)必須保證有至少4顆衛(wèi)星正常運(yùn)行；北斗又是一個(gè)全球覆蓋系統(tǒng)，至少需要20余顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)完好。這一特點(diǎn)決定了北斗系統(tǒng)產(chǎn)品必須性能出眾、質(zhì)量過硬。”遲軍說，總結(jié)北斗二號經(jīng)驗(yàn)，我國進(jìn)一步提升了北斗三號可用性指標(biāo)。

從衛(wèi)星元器件的層層把關(guān)到自主修復(fù)功能的不斷改進(jìn)；從采取多種軟、硬件手段保證服務(wù)不中斷到利用多項(xiàng)新技術(shù)提高衛(wèi)星抗干擾能力；從反復(fù)進(jìn)行衛(wèi)星地面驗(yàn)證工作到使衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命超過10年……這些保障措施都將是北斗衛(wèi)星連續(xù)、穩(wěn)定在軌服務(wù)的御林軍、護(hù)衛(wèi)隊(duì)。

中國精度 領(lǐng)先國際

??未來，北斗的精度將與美國GPS相媲美

除了服務(wù)范圍由區(qū)域覆蓋擴(kuò)大到全球覆蓋外，北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)在精度上也取得了顯著突破。“在北斗二號性能的基礎(chǔ)上，北斗三號全球?qū)Ш较到y(tǒng)的定位精度將提升1至2倍，達(dá)到2.5米至5米的水平。”謝軍介紹說，建成后的北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)將為民用用戶免費(fèi)提供約10米精度的定位服務(wù)、0.2米/秒的測速服務(wù)，并且將為付費(fèi)用戶提供更高精度等級的服務(wù)。隨著北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)投入使用，米級、亞米級、分米級甚至厘米級的定位服務(wù)將觸手可及。屆時(shí)，中國北斗的精度將與美國GPS相媲美。

有“導(dǎo)航衛(wèi)星心臟”之稱的星載原子鐘是衛(wèi)星上十分關(guān)鍵的載荷產(chǎn)品。原子鐘是以原子躍遷為物理基礎(chǔ)建立的一套極度精密的電子設(shè)備，在導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)揮著提供時(shí)間基準(zhǔn)的作用。原子鐘的穩(wěn)定度直接關(guān)乎導(dǎo)航衛(wèi)星定位、測速和授時(shí)功能的精度，其質(zhì)量和可靠性直接決定導(dǎo)航衛(wèi)星的成敗。目前國際上主要有銣原子鐘、氫原子鐘、銫原子鐘等。

“北斗三號衛(wèi)星采用新一代銣原子鐘，其每天的頻率穩(wěn)定度較北斗二號提高了10倍，達(dá)到世界先進(jìn)水平。”中國航天科技集團(tuán)五院北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師王平表示，銣原子鐘技術(shù)的進(jìn)步，直接推動(dòng)了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度，由之前區(qū)域系統(tǒng)的10米量級向后續(xù)全球系統(tǒng)米級分辨率跨越，測速和授時(shí)精度同步提高一個(gè)量級，為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)更深入廣泛的社會(huì)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，北斗衛(wèi)星還配置了性能更好的新研國產(chǎn)氫原子鐘。氫原子鐘雖然質(zhì)量和功耗比銣原子鐘大，但穩(wěn)定性和漂移率等指標(biāo)更為優(yōu)秀，對于實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航定位“分秒不差”，起到至關(guān)重要的作用。

惠及民生 服務(wù)全球

??憑借高精度優(yōu)勢，可提供更多更好的服務(wù)

較高定位精度意味著更多更好的服務(wù)。以當(dāng)前人們使用的共享單車為例，該項(xiàng)目就可以通過高精度定位功能提供的“電子圍欄”技術(shù)進(jìn)行測量劃定，支持后臺(tái)對車輛是否停放在指定區(qū)域做出判斷，方便引導(dǎo)規(guī)范停車，降低其社會(huì)管理成本。

憑借北斗高精度優(yōu)勢，手機(jī)導(dǎo)航可以實(shí)現(xiàn)1米的定位精度，特別是在衛(wèi)星信號觀測環(huán)境較差、短時(shí)間完全遮擋的情況下，手機(jī)終端通過增強(qiáng)定位服務(wù)，可解決手機(jī)用戶在山洞、隧道、車庫等情況下無法定位的問題。

漁船、營運(yùn)車輛、民航客機(jī)安裝北斗終端以后，群眾出行變得更加安全便利；在北斗導(dǎo)航的指引下，拖拉機(jī)自動(dòng)沿線耕作，無人機(jī)定點(diǎn)定量噴灑農(nóng)藥，勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅提升；地震后建筑物幾毫米下沉變化等精密數(shù)據(jù)的測量，也全靠北斗的一雙“火眼金睛”。

此外，北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)還保留了北斗現(xiàn)有系統(tǒng)的短報(bào)文服務(wù)，即通信功能??這是其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不具備的能力。今年8月8日四川九寨溝地震，北斗短報(bào)文第一時(shí)間將災(zāi)區(qū)情況送達(dá)應(yīng)急指揮中心，為災(zāi)后救援、搜救失蹤人員提供了寶貴信息。面對一起起突發(fā)重大災(zāi)害，北斗開啟了一扇扇“生命之門”。

在加速北斗系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，有一個(gè)問題無法回避，那就是該如何看待北斗與GPS、格洛納斯、伽利略等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)系？“北斗是一個(gè)開放的系統(tǒng)，中國的北斗同樣也是世界的北斗。”對此，謝軍表示，我國始終堅(jiān)持和實(shí)踐北斗“服務(wù)全球、造福人類”的發(fā)展理念，要與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相互兼容、合作共贏。在這一原則指導(dǎo)下，北斗衛(wèi)星在設(shè)計(jì)建造過程中，就通過兼容互操作技術(shù)，為用戶能在終端上接收多個(gè)信號奠定基礎(chǔ)，向用戶提供多種選擇方案。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兼容、互操作的便利性將保證全球用戶利益最大化。

3年前，北斗與GPS在達(dá)成頻率兼容共識(shí)基礎(chǔ)上，正式建立合作機(jī)制，共同推動(dòng)民用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展；2年前，北斗與伽利略完成衛(wèi)星導(dǎo)航頻率協(xié)調(diào)工作；近日，北斗與格洛納斯成功進(jìn)行兩大系統(tǒng)的兼容試驗(yàn)，聯(lián)手打造兼容使用、精度更高衛(wèi)星集群的前景指日可待。

今天，中國的北斗已經(jīng)敞開胸懷、邁開步子，等待世界的接納。明天，中國的北斗將惠及百姓、服務(wù)全球，你準(zhǔn)備好了嗎？