10.08 北斗衛星導航系統

北斗衛星導航系統

中國北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System-"BDS")是中國自行研製的全球衛星定位與通信系統。是繼美國全球衛星定位系統(Global Positioning System-"GPS")和俄羅斯全球衛星導航系統(Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма-"GLONASS")之後第三個成熟的衛星導航系統。北斗衛星導航系統和美國全球定位系統、俄羅斯格洛納斯系統及歐盟伽利略定位系統一起,是聯合國衛星導航委員會已認定的供應商。

系統由空間端、地面端和用戶端組成,可在全球範圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務,並具短報文通信能力,已經初步具備區域導航、定位和授時能力,定位精度優於20m,授時精度優於100ns。

2012年12月27日,北斗系統空間信號接口控制文件正式版1.0正式公佈,北斗導航業務正式對亞太地區提供無源定位、導航、授時服務。

2013年12月27日,北斗衛星導航系統正式提供區域服務一週年新聞發佈會在國務院新聞辦公室新聞發佈廳召開,正式發佈了《北斗系統公開服務性能規範(1.0版)》和《北斗系統空間信號接口控制文件(2.0版)》兩個系統文件。

2014年9月27日,廣州舉行“羊城天盾-2014”城市人民防空演習,共設置8個演練科目組織實施,並首次應用廣州人防北斗衛星防空警報控制系統。

中文名: 北斗衛星導航系統

外文名: BeiDou Navigation Satellite System

簡 稱:

BDS

北斗衛星導航系統

圖 1 北斗衛星導航系統示意圖

1系統介紹

基本概況

北斗衛星導航系統是中國正在實施北斗衛星導航系統介紹的自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統,縮寫為BDS,與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)、歐盟的伽利略(GALILEO)系統兼容共用的全球衛星導航系統,並稱全球四大衛星導航系統。北斗衛星導航系統2011年12月27日起提供連續導航定位與授時服務。

北斗衛星導航系統由空間端地面端用戶端三部分組成。空間端包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星。地面端包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”(GLONASS)、歐盟“伽利略”(GALILEO)等其他衛星導航系統兼容的終端組成。

2000年,首先建成北斗導航試驗系統,使中國成為繼美、俄之後的世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。該系統已成功應用於測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域,產生顯著的經濟效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運會、汶川抗震救災中發揮了重要作用。

2011年12月27日起,開始向中國及周邊地區提供連續的導航定位和授時服務。

2012年12月27日,北斗衛星導航系統新聞發言人、中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在新聞發佈會上宣佈,北斗衛星導航系統正式提供區域服務。北斗系統在繼續保留北斗衛星導航試驗系統有源定位、雙向授時和短報文通信服務基礎上,向亞太大部分地區正式提供連續無源定位、導航、授時等服務;民用服務與GPS一樣免費。

北斗衛星導航系統致力於向全球用戶提供高質量的定位,導航和授時服務,包括開放服務和授權服務兩種方式。開放服務是向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度20米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒。授權服務是為有高精度、高可靠衛星導航需求的用戶,提供定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。

覆蓋範圍

北斗導航系統是覆蓋中國本土的區域導航系統,覆蓋範圍東經約70°~140°

北緯5°~55°。北斗衛星系統已經對東南亞實現全覆蓋。

定位原理

北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航,地面中心控制系統解算,供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航,由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。“北斗一號”的這種工作原理帶來兩個方面的問題,一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上相當不利,另一方面由於設備必須包含發射機,因此在體積、重量上、價格和功耗方面處於不利的地位。

定位精度

定位精度為20米,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。

實時效果

“北斗一號”用戶的定位申請要送回中心控制系統,中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶,其間要經過地球靜止衛星走一個來回,再加上衛星轉發,中心控制系統的處理,時間延遲就更長了,因此對於高速運動體,就加大了定位的誤差。此外,“北斗一號”衛星導航系統也有一些自身的特點,其具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的。

2發展歷程

2007年4月14日4時11分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”

北斗衛星導航系統

運載火箭,成功將第1顆北斗導航衛星送入太空。約14分鐘後,星箭分離。西安衛星測控中心傳來的數據表明,衛星準確進入預定軌道。

2009年4月15日零時16分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,成功將第2顆北斗導航衛星送入預定軌道。

2010年1月17日0時12分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,成功將第3顆北斗導航衛星送入預定軌道,這標誌著北斗衛星導航系統工程建設又邁出重要一步,衛星組網正按計劃穩步推進。

2010年6月2日晚23時53分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,將第4顆北斗導航衛星成功送入太空預定軌道。

2010年8月1日5時30分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功發射第5顆北斗導航衛星。這是一顆傾斜地球同步軌道衛星 (IGSO衛星),也是中國連續發射的第3顆北斗導航系統組網衛星。此次發射的衛星及其運載火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。本次衛星發射也是中國“長征”系列運載火箭第126次航天飛行。

2010年11月1日0時26分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭成功將第6顆北斗導航衛星送入太空,這是中國連續發射的第4顆北斗導航系統組網衛星。在這次發射中,中國衛星導航系統管理辦公室首次在運載火箭上使用了北斗衛星導航系統標誌。藍色圓形標誌包含有北斗七星、司南、網格化地球等元素以及北斗衛星導航系統的中英文名稱,表明北斗系統星地一體,為全球提供高精度、高可靠的定位、導航和授時服務的行業特點,展示其開放兼容、走向世界、服務全球的建設宗旨。這是長征系列運載火箭的第133次飛行。

2010年12月18日4時20分,中國在西昌衛星發射中心使用“長征三號甲”運載火箭,成功將第7顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道。至此,2010年中國共進行了15次成功發射,創歷史新高,而這樣的發射密度在國際上與美俄相當。第七顆北斗導航衛星是一顆傾斜地球同步軌道衛星,也是中國連續發射的第5顆北斗導航系統組網衛星。第七顆北斗導航衛星的成功發射,表明北斗衛星導航系統組網建設正按計劃順利推進,今後幾年將持續進行組網發射。中國自主衛星導航系統建設進入新的發展階段。這顆衛星將與2010年發射的5顆導航衛星共同組成“3+3”基本系統 (即3顆GEO衛星加上3顆IGSO衛星),在軌驗證和系統聯調後,將具備向中國大部分地區提供初始服務的條件。這次發射的衛星和火箭分別由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院和中國運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭的第137次飛行。

2011年4月10日4時47分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將第8顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道。這是2011年北斗導航系統組網衛星的第一次發射,同時也是中國“十二五”期間的首次航天發射。

2011年7月27日5時44分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將第9顆北斗導航衛星送入太空預定轉移軌道,這是北斗導航系統組網的第四顆傾斜地球同步軌道衛星。

2011年12月2日清晨5時07分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,將中國第10顆北斗導航衛星成功送入太空預定轉移軌道。這是中國北斗衛星導航系統組網的第五顆傾斜地球同步軌道衛星,此次第十顆北斗導航衛星的成功發射,標誌著中國北斗區域衛星導航系統建設又邁出重要一步。這次衛星發射是中國“長征”系列運載火箭第153次航天飛行。

2012年2月25日凌晨0時12分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭,將第11顆北斗導航衛星成功送入太空預定轉移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛星,也是中國2012年發射的首顆北斗導航系統組網衛星。這是中國“長征”系列運載火箭第158次航天飛行。

2012年4月30日凌晨4時50分,中國在西昌衛星用“長征三號乙”運載火箭將中國第12、第13顆北斗導航系統組網衛星順利送入太空預定地球同步轉移軌道。這是中國北斗衛星導航系統首次採用“一箭雙星”方式發射導航衛星,也是中國首次採用“一箭雙星”方式發射兩顆地球中高軌道衛星(MEO)。這是中國“長征”系列運載火箭第160次航天飛行。

2012年9月19日3時10分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭,採用一箭雙星方式,成功將第14、15顆北斗導航衛星發射升空並送入預定轉移軌道。這是中國第二次採用一箭雙星方式發射北斗導航衛星,也是北斗衛星導航系統組網的第三次發射。

2012年10月25日23時33分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”火箭,成功將第16顆北斗導航衛星送入預定軌道。這是中國二代北斗導航工程的最後一顆衛星,這是長征系列運載火箭的第170次發射。至此,中國北斗導航工程區域組網順利完成。

2013年10月30日,泰國科技部地理空間技術局、武漢信息技術外包服務與研究中心聯合項目評估委員會項目可行性研究和商業模型新聞發佈會在曼谷召開。此次招標發佈會由泰國科技部、武漢信息技術外包服務與研究中心共同舉辦。招標完成後,災害預測系統建設將被列入泰國政府經濟發展建設規劃,預計在2014年年初投入實施,主要服務於泰國農業的災害預警,此外還輻射泰國交通、電力、環境等領域。此次合作是中國“北斗”第一次在國外落地使用,北斗衛星導航產業在

東南亞國家的推廣和應用邁出了一大步。[9]

2013年9月11日,上海國際導航產業與科技發展論壇暨展覽會上,率先在上海建成的北斗地基增強網宣佈正式開通運行。這意味著中國北斗衛星導航系統的定位精準度,將從“米級”提升到“釐米級”。地基增強網是由一系列地面衛星基準站組成,與北斗衛星進行“天地對接”,將接收到的衛星信號增強後再發送,從而大幅提高接收終端的定位精度和速度。上海將在2013年年底前推出基於北斗精準導航的公交站點報站系統和出租車運營實時監控及呼叫系統。

2013年12月27日,北斗衛星導航系統正式提供區域服務一週年新聞發佈會在國務院新聞辦公室新聞發佈廳召開,正式發佈了《北斗系統公開服務性能規範(1.0版)》和《北斗系統空間信號接口控制文件(2.0版)》兩個系統文件。

2014年7月7日, 數名業內人士向大智慧通訊社透露,阿里巴巴與中國兵器工業集團簽訂了協議,合資成立一家北斗運營服務公司,註冊資金在10億左右。一名業內人士還透露,未來阿里巴巴或將投入百億元在北斗領域。阿里巴巴公關總監求表示“阿里巴巴目前處於IPO緘默期”。中國兵器工業集團相關人士則表示上述信息未公開披露,不方便透露。

2014年9月11日,北斗地基增強系統工程建設正式啟動,該項目確定由中國兵器工業集團作為總體研製單位,將在2015年底前建成框架網和部分區域加密網基準站網絡並投入運行,提供米級精度的定位服務,2018年底前建成全國範圍區域加密網基準站網絡,提供米級、分米級、釐米級和後處理毫米級的高精度位置服務。 北斗地基增強系統將構建全國一張網,實現部門間、地區間、軍民用戶間資源統籌,數據共享。

2014年9月27日,廣州舉行“羊城天盾-2014”城市人民防空演習,設置8個演練科目,共有66個參演單位、4000餘人、50餘臺車輛裝備參加演練組織實施,並首次應用廣州人防北斗衛星防空警報控制系統。該演習也是北斗衛星導航系統在全國人防警報領域的首次應用,實現了警報發放無盲區、控制超遠距離,並能將警報發放結果及時回傳到控制中心,大大提高了防空警報信號發放的可靠性和安全性。這一系統在未來防空襲和防災救援中能及時有效地提供警報信號,特別是在洪澇、地震等自然災害來臨時,能針對受災區域精準發放災情信號,引導人民群眾及時防範和疏散。

3建設規劃

“北斗”衛星導航試驗系統(也稱“雙星定位導航系統”)為中國“九五”列項,其工程代號取名為“北斗一號”,其方案於1983年提出。中國結合國情,科學、合理地提出並制訂自主研製實施“北斗”衛星導航系統建設的“三步走”規劃:

第一步是試驗階段,即用少量衛星利用地球同步靜止軌道來完成試驗任務,為“北斗”衛星導航系統建設積累技術經驗、培養人才,研製一些地面應用基礎設施設備等;

第二步是到2012年,計劃發射10多顆衛星,建成覆蓋亞太區域的“北斗”衛星導航定位系統(即“北斗二號”區域系統);

第三步是到2020年,建成由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛星組網而成的全球衛星導航系統。

北斗一代

一代介紹

“北斗一號”方案於1983年提出。2003年5月25日零時34分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功地將第三顆“北斗一號”衛星送入太空。前兩顆衛星分別於2000年10月31日和12月21日發射升空,運行至今導航定位系統工作穩定,狀態良好。這次發射的是導航定位系統的備份星,它與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛星導航定位系統,確保全天候、全天時提供衛星導航信息。這標誌著中國成為繼美國GPS和俄羅斯的GLONASS後,在世界上第三個建立了完善的衛星導航系統的國家,該系統建立對中國國民國防和經濟建設將起到積極作用。2007年2月3日,“北斗一號”第四顆衛星發射成功,不僅作為早期三顆衛星的備份,同時還將衛星導航定位系統的相關試驗。已組成了完整的衛星導航定位系統,確保全天候、全天時提供衛星導航資訊。

“北斗一號”是利用地球同步衛星為用戶提供快速定位、簡短數字報文通信和授時服務的一種全天候、區域性的衛星定位系統。系統由兩顆地球靜止衛星(80°E和140°E)、一顆在軌備份衛星(110.50°E)、中心控制系統、標校系統和各類用戶機等部分組成。其工作頻率為2491.75MHz,系統能容納的用戶數為每小時540000戶。具有衛星數量少、投資小、用戶設備簡單價廉、能實現一定區域的導航定位、通訊等多用途,可滿足當前中國陸、海、空運輸導航定位的需求。

“北斗一號”就性能來說,和美國GPS相比差距甚大。第一,覆蓋範圍也不過是初步具備了中國周邊地區的定位能力,與GPS的全球定位相差甚遠。第二,定位精度低,定位精度最高20米,而GPS可以到10米以內。第三,由於採用衛星無線電測定體制,用戶終端機工作時要發送無線電信號,會被敵方無線電偵測設備發現,不適合軍用。第四,無法在高速移動平臺上使用,這限制了它在航空和陸地運輸上的應用。但最重要的是,“北斗一號”是中國獨立自主建立的衛星導航系統,它的研製成功標誌著中國打破了美、俄在此領域的壟斷地位,解決了中國自主衛星導航系統的有無問題。它是一個成功的、實用的、投資很少的初步起步系統。此外,該系統並不排斥國內民用市場對GPS的廣泛使用。以“北斗”導航試驗系統為基礎,中國開始逐步實施“北斗”衛星導航系統的建設,首先滿足中國及其周邊地區的導航定位需求,並進行系統的組網和測試,逐步擴展為全球衛星導航定位系統。

自身特點

1)“北斗”具有定位和通信雙重作用,具備的短信通訊功能就是GPS所不具備的。

2)“北斗”"定位精度20米左右。

3)“北斗”終端價格已經趨於GPS終端價格。

4)採用接收終端不需鋪設地面基站。

5)災難中心的船隻一秒鐘就可以發出信息。

優勢介紹

1、覆蓋範圍:北斗導航系統是覆蓋中國本土的區域導航系統。覆蓋範圍東經約70°一140°,北緯5°一55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。

2、衛星數量和軌道特性:北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步顆衛衛星且兩顆衛星間的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星,軌道赤道傾角55°,軌道面赤道角距60°。航衛星為準同步軌道,繞地球一週11小時58分。

3、定位精度:北斗導航系統三維定位精度約幾十米,授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼己由16m提高到6m,C/A碼己由25-100m提高到12m,授時精度日前約20ns。

4、用戶容量:北斗導航系統由於是主動雙向測距的詢問--應答系統,GPS是單向測距系統,用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位,因此GPS的用戶設備容量是無限的。

5、生存能力:和所有導航定位衛星系統一樣,“北斗一號”基於中心控制系統和衛星的工作,但是“北斗一號”對中心控制系統的依賴性明顯要大很多,因為定位解算在那裡而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統易損性,GPS正在發展星際橫向數據鏈技術,使萬一主控站被毀後GPS衛星可以獨立運行。而"北斗一號"系統從原理上排除了這種可能性,一旦中心控制系統受損,系統就不能繼續工作了。

北斗二代

《2006年中國航天白皮書》宣佈將在未來5年啟動五大航天工程,其中具有軍事用途的第二代“北斗”衛星導航系統將在4年內完成部署。有專家表示,二代“北斗”衛星系統部署完成後,中國將能對小目標發動精準攻擊,而美國也有媒體認為中國用北斗計劃來壓制美國衛星的軍事優勢。隨著中國綜合國力的提升和衛星導航定位系統全面滲透普通人的生活,還有科索沃戰爭和第二次海灣戰爭美國GPS制導高精度打擊武器的誘惑,構建一個類似GPS的全球衛星導航定位系統開始提上日程,從2007年開始正式建設“北斗”衛星導航定位系統(“北斗二號”)。

“北斗”衛星導航定位系統需要發射35顆衛星,足足要比GPS多出11顆。按照規劃,“北斗”衛星導航定位系統將有5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,採用“東方紅”-3號衛星平臺。30顆非靜止軌道衛星又細分為27顆中軌道衛星(MEO)和3顆傾斜軌道同步衛星(IGSO)組成,27顆MEO衛星平均分佈在傾角55度的三個平面上,軌道高度21500公里。“北斗”衛星導航定位系統將提供開放服務和授權服務。開放服務在服務區免費提供定位,測速和授時服務,定位精度為10米,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。授權服務則是軍事用途的馬甲,將向授權用戶提供更安全與更高精度的定位,測速,授時服務,外加繼承自北斗試驗系統的通信服務功能。

2011年12月2日清晨5時07分,中國“北斗二號”衛星導航系統的第十顆衛星成功發射。此前,第一、第二顆“北斗二號”衛星分別於2007年4月和2009年4月發射。衛星發射時間間隔越來越短,預示著“北斗二號”正在加速組網。

技術突破

在第三屆中國衛星導航學術年會上,國防科技大學衛星導航研發中心又獻捷報:該中心突破多項核心關鍵技術,一舉攻克系統“高精度指標”“抗干擾能力”兩大關鍵技術難題。

該校衛星導航研發中心通過多年攻關,在信號捕獲技術、信號跟蹤技術、高精度授時技術等方面先後取得多項重大突破,研製成功新一代監測接收機、地面中心站測量系統等重要設備,關鍵技術指標達到國際領先水平,有力地支撐了中國北斗二代衛星導航系統設計精度的實現。又憑藉在電磁對抗領域多年積累的深厚功底,他們很快掌握了電磁干擾特性,創新性地提出了國際領先的技術方案,僅用不到半年時間就研製成功衛星抗干擾設備,實現了中國衛星系統抗干擾技術的重大突破,並開發出適用於衛星、飛機、導彈等各種平臺使用的抗干擾產品。

北斗衛星發射列表

北斗衛星導航系統

北斗衛星導航系統

工作過程

首先由中心控制系統向衛星I和衛星II同時發送詢問信號,經衛星轉發器向服務區內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛星的詢問信號,並同時向兩顆衛星發送響應信號,經衛星轉發回中心控制系統。中心控制系統接收並解調用戶發來的信號,然後根據用戶的申請服務內容進行相應的數據處理。對定位申請,中心控制系統測出兩個時間延遲:即從中心控制系

北斗衛星導航系統

統發出詢問信號,經某一顆衛星轉發到達用戶,用戶發出定位響應信號,經同一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲;和從中心控制發出詢問信號,經上述同一衛星到達用戶,用戶發出響應信號,經另一顆衛星轉發回中心控制系統的延遲。由於中心控制系統和兩顆衛星的位置均是已知的,因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛星的距離,以及用戶到兩顆衛星距離之和,從而知道用戶處於一個以第一顆衛星為球心的一個球面,和以兩顆衛星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統從存儲在計算機內的數字化地形圖查尋到用戶高程值,又可知道用戶處於某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統可最終計算出用戶所在點的三維座標,這個座標經加密由出站信號發送給用戶。

5系統應用

四大功能

短報文通信:北斗系統用戶終端具有雙向報文通信功能,用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息。

可以達到一次傳送達120個漢字的信息。在遠洋航行中有重要的應用價值。

精密授時:北斗系統具有精密授時功能,可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。

定位精度:水平精度100米(1σ),設立標校站之後為20米(類似差分狀態)。工作頻率:2491.75MHz。

系統容納的最大用戶數:540000戶/小時。

軍用功能

“北斗”衛星導航定位系統的軍事功能與GPS類似,如:運動目標的定位導航;為縮短反應時間的武器載具發射位置的快速定位;人員搜救、水上排雷的定位需求等。

這項功能用在軍事上,意味著可主動進行各級部隊的定位,也就是說大陸各級部隊一旦配備“北斗”衛星導航定位系統,除了可供自身定位導航外,高層指揮部也可隨時通過“北斗”系統掌握部隊位置,並傳遞相關命令,對任務的執行有相當大的助益。換言之,大陸可利用“北斗”衛星導航定位系統執行部隊指揮與管制及戰場管理。

民用功能

個人位置服務

當你進入不熟悉的地方時,你可以使用裝有北斗衛星導航接收芯片的手機或車載衛星導航裝置找到你要走的路線。

深圳凱立德科技股份有限公司董事長張文星在2012年9月24日舉行的《首屆中國衛星導航與位置服務年會》上透漏,自2011年7月份起,凱立德及相關企業自發的組織了一個項目團隊,完成了基於北斗的車載衛星導航系統產品,從而實現了北斗衛星導航在民用領域的初步探索,並達到了北斗衛星車載導航萬臺批次生產能量。[17]

氣象應用

北斗導航衛星氣象應用的開展,可以促進中國天氣分析和數值天氣預報、氣候變化監測和預測,也可以提高空間天氣預警業務水平,提升中國氣象防災減災的能力。

除此之外,北斗導航衛星系統的氣象應用對推動北斗導航衛星創新應用和產業拓展也具有重要的影響。

道路交通管理

衛星導航將有利於減緩交通阻塞,提升道路交通管理水平。通過在車輛上安裝衛星導航接收機和數據發射機,車輛的位置信息就能在幾秒鐘內自動轉發到中心站。這些位置信息可用於道路交通管理。

鐵路智能交通

衛星導航將促進傳統運輸方式實現升級與轉型。例如,在鐵路運輸領域,通過安裝衛星導航終端設備,可極大縮短列車行駛間隔時間,降低運輸成本,有效提高運輸效率。未來,北斗衛星導航系統將提供高可靠、高精度的定位、測速、授時服務,促進鐵路交通的現代化,實現傳統調度向智能交通管理的轉型。

海運和水運

海運和水運是全世界最廣泛的運輸方式之一,也是衛星導航最早應用的領域之一。在世界各大洋和江河湖泊行駛的各類船舶大多都安裝了衛星導航終端設備,使海上和水路運輸更為高效和安全。北斗衛星導航系統將在任何天氣條件下,為水上航行船舶提供導航定位和安全保障。同時,北斗衛星導航系統特有的短報文通信功能將支持各種新型服務的開發。

航空運輸

當飛機在機場跑道著陸時,最基本的要求是確保飛機相互間的安全距離。利用衛星導航精確定位與測速的優勢,可實時確定飛機的瞬時位置,有效減小飛機之間的安全距離,甚至在大霧天氣情況下,可以實現自動盲降,極大提高飛行安全和機場運營效率。通過將北斗衛星導航系統與其他系統的有效結合,將為航空運輸提供更多的安全保障。

應急救援

衛星導航已廣泛用於沙漠、山區、海洋等人煙稀少地區的搜索救援。在發生地震、洪災等重大災害時,救援成功的關鍵在於及時瞭解災情並迅速到達救援地點。北斗衛星導航系統除導航定位外,還具備短報文通信功能,通過衛星導航終端設備可及時報告所處位置和受災情況,有效縮短救援搜尋時間,提高搶險救災時效,大大減少人民生命財產損失。

6未來發展

發展進程

較“北斗一號”,“北斗二號”在諸多方面具有優勢,可以有效避免遭受電磁干擾和攻擊,實現無源定位,精確度大大提高,“北斗一號”精確度在10米之內,而“北斗二號”可以精確到“釐米”之內。

隨著北斗2號的發射成功,中國自主研製的北斗衛星導航系統從2009年起進入了組網高峰期,預計在2020年左右形成覆蓋全球的衛星導航定位系統。2009年將有多顆衛星發射升空,3年內完成系統組網,並具備基本的運行能力。在此基礎上將逐步發展到為全球服務。

在建的北斗衛星導航系統空間段將由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成,提供即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,軍事定位達到釐米級,授時精度為50納秒,測速精度為0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。隨著“北斗一號”衛星導航定位系統的推廣應用,中國正在著力研究開發的下一代衛星導航定位系統(CNSS)。

中國將本著開放、獨立、兼容、漸進的原則,發展自主的全球衛星導航系統,其“三步走”發展路線圖為:第一步,從2000年到2003年,中國建成由3顆衛星組成的北斗衛星導航試驗系統,成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。第二步,建設北斗衛星導航系統,於2012年前形成中國及周邊地區的覆蓋能力。第三步,於2020年左右,北斗衛星導航系統將形成全球覆蓋能力。

北斗衛星導航系統將是一個由30餘顆衛星、地面段和各類用戶終端構成的大型航天系統,技術複雜、規模龐大,其建設應用將實現中國航天從單星研製向組批生產、從保單星成功向組網成功、從以衛星為核心向以系統為核心、從面向行業用戶向大眾用戶的歷史性轉型,開啟中國航天事業的新徵程,並將對維護中國國家安全、推動經濟社會科技文化全面發展提供重要保障。

面臨挑戰

一、部署進度的比拼。四大全球系統部署的時間進度是個重大考驗,捷足先登是成功的第一步。GPS在這方面遙遙領先,GLONASS正在恢復建設中,Galileo遭遇資金困境,北斗系統若要搶佔市場,在系統部署方面面臨挑戰。

二、衛星性能的競爭。導航衛星設計和研製水平決定著系統的性能,北斗衛星設計已經達到國外導航衛星水平,在未來發展中要不斷自主創新,爭取在國際導航衛星研製領域處於領先地位。

三、系統發展的博弈。未來衛星導航系統需要持續的發展建設,以滿足用戶要求;需要國家持續的經費投入、人才培養、產業推廣,以確保中國北斗衛星導航系統在未來發展與國際競爭中佔據優勢地位。


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