北斗组网之后如何运转?

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北斗组网之后如何运转?将对生活产生哪些影响?近日,随着北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成,记者采访了解到,依托天上的北斗卫星组网以及地面的北斗地基增强系统,北斗将以更强的功能、更优的性能,迸发出更多活力,赋能各行各业,服务全球、造福人类。

智慧“大脑”忙管理 随时在线全覆盖

北斗导航是一个庞大、复杂的航天系统工程,其天地组网协同运行涉及几十个系统、几万台套设备的统筹调度与监控管理,如何确保它们“统一行动听指挥”?

在中国电子科技集团有限公司,技术人员介绍,中国电科研制的北斗三号管理控制中心相当于智慧“大脑”,可指挥空间段和地面段的协同运行、地面天线和各类观测设备统筹调度以及导航电文的编辑、上注等。

为实现北斗卫星导航系统的星地一体化管理与控制,中国电科攻克多项关键技术,研发多项创新性成果,最终实现全网卫星的跟踪测量,解决了几十个系统、上万台套设备的控制难题。

为确保北斗卫星发射任务安全发射、成功入轨和稳定运行,中国电科陆、海、天全方位布局地面雷达、地面测控站、海上测量船以及中继卫星,打造出一张全覆盖的测控网,为北斗卫星的航天测控提供随时在线服务。

天上地上“都有网”

地基增强来帮忙

不仅是天上的北斗卫星组网,在地面还有北斗地基增强系统来帮忙。

北斗地基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成部分,是在一个系统内集成米级、分米级、厘米级和后处理毫米级四类高精度服务,这在国内外尚属首创。

目前,该系统已形成由超过2500个地基增强站组成的北斗地基增强系统“全国一张网”,系统能力达到国外同类系统技术水平。

2015年8月,中国兵器工业集团合资成立了高精度位置服务平台——千寻位置网络有限公司,以高精度为切入点,融合“互联网+”和“北斗+”发展,打造高精度服务云平台,致力于把北斗高精度时空服务打造成面向大众、触手可及、随需而用的公共服务。

“北斗不仅仅是部署于高空的卫星导航系统,更是和每一位老百姓息息相关的国家重大时空基础设施。”千寻位置首席执行官陈金培说,天上有北斗卫星系统,地上有北斗地基增强系统,卫星信号在地面有时需要根据实际情况做强化计算。

近年来,北斗高精度及北斗辅助快速定位用户突破5亿。目前中国兵器工业集团联合中国移动、中国电科正在抓紧建设北斗三号区域短报文应用服务平台,将有力推动北斗高精度、短报文服务与5G、大数据、云计算等融合创新。

“北斗”飞入百姓家

赋能各行各业

快递外卖配送车可以协助公安交警取证、参与城市应急调度救援,从配送车辆的定位数据可以分析城市消费区分布,快递公司通过分析配送数据和行驶数据可以优化配送路径……

在浙江,一系列基于北斗空间定位技术的应用,随着最后一颗北斗三号组网卫星成功发射入轨,正在逐渐成为现实。

“组网成功后,北斗空间定位技术将更多地应用到民生领域。”杭州北斗时空研究院技术总监陈正炜说,北斗不光是简单的定位和通信,而是作为上层应用的基础,还有更广阔的应用空间。

利用北斗高精度空间定位技术,当地给外卖和快递的配送车安装北斗高精度定位模组,通过地理位置实时上传,将车辆的道路行驶轨迹实时展示在地图上。

“误差只有厘米级,能很准确判断车辆在道路上的行驶情况,后台通过数据运算可以判断车辆是否闯红灯、是否违停,以此达到行业自治和规范。”陈正炜说。

除此之外,北斗技术的应用还能协助公安交警在重大案件或事故发生时取证。这些配送车辆未来还将被纳入城市应急调度系统,出现突发状况需要救援时,利用北斗定位技术快速找到就近车辆作为增援。

北斗全球组网卫星发射圆满收官,北斗系统服务全球则迎来全新开始。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风表示,到2035年,中国将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系,进一步提升时空信息服务能力。北斗将以更强的功能、更优的性能,服务全球,造福人类。

拥有全球卫星定位系统的国家或地区 :美国GPS,俄罗斯GLONASS,欧洲伽利略,中国北斗。

1、美国“GPS”

由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制,于1993年全部建成。1994年,美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权,但美国只向外国提供低精度的卫星信号。据说该系统有美国设置的“后门”,一旦发生战争,美国可以关闭对某地区的信息服务。

美国媒体声称:“GPS是不能倒闭的银行”。美国知名IT杂志《PCWorld》以美国拯救金融危机中濒临破产的银行为例,发表评论称:“GPS显然是另一家不能倒闭的银行。……对于欧洲‘伽利略’系统的支持者来说,用户对美国GPS丧失信心显然是他们最愿意看到的事情。”

3、欧盟“伽利略

欧盟“伽利略” 欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划,其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖,打破其垄断,组成“伽利略”卫星定位系统。该项目总共将发射30颗卫星,可以覆盖全球,位置精度达几米,亦可与美国的GPS系统兼容,总投入达34亿欧元。

因各成员国存在分歧,计划已几经推迟,欧盟伽利略卫星导航系统将从2014年起投入运营。与美国的GPS相比,“伽利略”系统更先进,也更可靠。

美国GPS向别国提供的卫星信号,只能发现地面大约10米长的物体,而“伽利略”的卫星则能发现1米长的目标。一位军事专家形象地比喻说,GPS系统,只能找到银河系,而“伽利略”则可找到地球。

3、俄罗斯“格洛纳斯”

“GLONASS ”是由俄罗斯单独研发部署的卫星导航系统,该项目启动于上世纪70年代俄罗斯有22颗Glonass卫星在轨运行,但仅有16颗运转正常。该系统需要有18颗卫星才可满足继续为全俄罗斯提供导航服务的需求,至少需要24颗卫星才提供全球导航服务。

GLONASS系统完成全部卫星的部署后,其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间,定位精度将达到15米之内。

4、中国“北斗”

2003年5月25日零时34分。中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空,前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,运行至 今导航定位系统工作稳定,状态良好。

2010年1月17日0时12分,中国在西昌再次成功发射第三颗北斗导航卫星(北斗三号)。这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网正按计划稳步推进。

“北斗”导航卫星系统是一种全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性导航系统。北斗卫星导航系统组网成功将能够提供与GPS同等的服务。

中国的北斗卫星导航系统将成为与GPS并驾齐驱的“卫星导航系统”代名词的新星。不同于GPS的是,“北斗”的指挥机和终端之间可以双向交流。

2008年5月12日四川大地震发生后,北京武警指挥中心和四川武警部队运用“北斗”进行了上百次交流。

北斗二号系列卫星已进入组网高峰期,建设自己的卫星导航系统,拥有自己的系统,中国国防将从根本上摆脱了受控于美国,中国的尖端武器拥有了自己的眼睛,国家的导航系统独立性得到保证,更加可靠。

2020年6月23日9时43分,我国第55颗北斗卫星,即北斗三号最后一颗组网卫星发射成功。中国完成北斗全球系统星座部署。

卫星定位系统:

全球定位系统是美国第二代卫星导航系统,使用者只需拥有GPS终端机即可使用该服务,无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务(SPS,Standard Positioning Service)和军规的精确定位服务(PPS,Precise Positioning Service)两类。

由于SPS无须任何授权即可任意使用,原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击,故在民用讯号中人为地加入误差(即SA政策,Selective Availability)以降低其精确度,使其最终定位精确度大概在100米左右。

军规的精度在十米以下。2000年以后,克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此,2016年前民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

2000年以后,克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此,2016年前民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

2020 世界航天重大成就

01|日本隼鸟2号探测器样本舱回收成功

12月6日,经过6年的长途太空旅行后,日本隼鸟2号探测器样本舱在澳大利亚南部沙漠地带着陆,当地的日方小组对其进行了回收。样本舱中不仅有小行星地表物质样本,还包含人类首次获得的小行星地下物质样本。科学家将通过研究这些样本了解小行星的形成历史和太阳系的演化等问题。释放返回舱后,“隼鸟2号”继续进行它的太空之旅,预计在2031年抵达另一颗小行星并展开探测。

02|嫦娥五号任务圆满成功,中国首次实现地外天体采样返回

11月24日,长征五号运载火箭从中国文昌航天发射场起飞,将重达82吨的嫦娥五号探测器精准送入地月转移轨道。12月17日,嫦娥五号返回器成功着陆内蒙古四子王旗,创造了中国航天探测器首次实现地外天体采样与封装、首次实现地外天体起飞、首次实现月球轨道交会对接、首次携带样品高速再入地球等“多个首次”。中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官。

03|中国北斗卫星导航系统全球星座部署完成

6月23日,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星。此次发射任务取得圆满成功标志着北斗三号全球星座部署全面完成,具备向全球提供服务能力。北斗三号系统由24颗中圆地球轨道、3颗地球静止轨道和3颗倾斜地球同步轨道共30颗卫星组成。北斗一号和二号系统分别于2000年、2012年建成并向中国和亚太地区提供服务,在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,产生了显著的经济效益和社会效益。自此,中国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家,目前全球已有120余个国家和地区使用北斗系统。

04|美国载人龙飞船发射成功,商业载人航天正式开启

5月31日,美国SpaceX公司用猎鹰9号火箭成功发射载人龙飞船,运送两名航天员进入太空前往国际空间站,这是自2011年航天飞机退役以来,首次在美国本土开展的载人航天任务。11月16日,载人龙飞船载着4名航天员由猎鹰9号火箭从肯尼迪航天中心发射升空。11月17日,载人龙飞船与国际空间站对接成功。此次飞行标志着美国恢复载人航天发射能力,也意味着商业载人航天的正式开启。

05|阿、中、美分别成功实施火星探测器发射任务

2020年7月下旬至8月上旬是火星探测器发射的最佳窗口期,阿联酋、中国、美国3国先后实施火星探测器发射任务。7月20日,阿联酋首颗火星探测器希望号使用日本运载火箭在种子岛航天中心发射升空。7月23日,中国首次火星探测任务天问一号探测器在文昌航天发射场由长征五号运载火箭送入太空。7月30日,美国毅力号火星车在卡纳维拉尔角空军基地由宇宙神5运载火箭发射升空。3颗火星探测器将于2021年2月起陆续抵达火星开展探测活动。

06|美国“星链”低轨互联网星座大规模部署

1月7日,美国SpaceX公司“星链”低轨道互联网星座第三批60颗卫星由猎鹰9号火箭发射升空,拉开2020年度“星链”大规模部署序幕。截至11月25日第十六批“星链”卫星发射成功,SpaceX公司全年共发射14批次,将835颗卫星送入轨道,入轨卫星总数达到895颗。虽然“星链”星座部署远未完成,但这已是人类有史以来发规模最大的星座,也是部署最快的星座。同时,航天界也有专家认为,SpaceX公司大规模部署“星链”对天文观测和空间安全产生了负面影响。

07|美国任务扩展航天器首次为卫星成功延寿

2月25日,美国诺斯罗普格鲁曼公司的“任务扩展航天器”(MEV-1)经过数月的在轨测试后,顺利捕获停泊在“墓地轨道”的因推进剂耗尽退役的通信卫星Intelsat-901,成功完成了历史性首次对接。之后MEV-1作为代替的推进系统,改变了Intelsat-901卫星的轨道,为其延长了3~5年的寿命,此次延寿成功标志着一个全新太空服务领域的开始。

08|美欧太阳轨道探测器成功发射

2月10日,由美国宇航局与欧空局合资打造、造价数亿美元的太阳轨道探测器,从佛罗里达州卡纳维拉尔角搭乘宇宙神5运载火箭升空。该探测器共携带了10部仪器,其中包括6部望远镜和4部用于研究探测器周围环境的仪器。探测器近距离对太阳进行观测,为科学家提供太阳大气层、风和磁场的最新信息,还计划首次获得太阳未知极地区域的图像。

北斗作为联合国认可的四大全球卫星导航系统之一。未来,除了深化与GPS、GLONASS、GALILEO系统的兼容与互操作及系统间的合作外,还将持续推进系统升级换代,争取在2035年前,建设“更加泛在、更加融合、更加智能”的北斗综合导航定位授时体系,更好地服务中国、服务世界。

第一步,建设北斗一号系统,又叫北斗卫星导航试验系统,实现卫星导航从无到有。

第二步,建设北斗二号系统,从有源定位到无源定位,区域导航服务亚太。

第三步,建设北斗三号系统,架设“星间链路”,实现全球组网。

2009年,北斗三号卫星导航系统建设启动;

2012年,中国完成导航定位卫星第二步的规划,建成亚太地区导航定位,北斗1号完成使命,正式退役;

2015年,两颗全球系统试验卫星首次建立起星间链路,并进行中轨道和高轨道间的星间链路试验,这种异轨道面间的试验是北斗系列的首次;

2017年,北斗三号全球组网双星首次发射;

2018年,北斗三号基本系统建成并覆盖“一带一路”国家,开始提供全球服务;

2019年,北斗三号全球系统核心星座部署完成,北斗全球服务能力全面实现;

2020年,中国完成北斗全球卫星导航系统星座部署,完成建设提供全球定位服务;

2035年,中国将建成以北斗为核心的综合定位、导航、授时体系(Positioning, Navigation, and Timing—PNT)

中国的北斗卫星2020年6月23日组网成功,组网成功即可投入使用。

北京时间2020年6月23日9时43分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第55颗导航卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

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