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北斗三号全球系统核心星座部署完成,能否拼得过GPS?

时间:2019-12-18 作者:网络整理 阅读:
据中国卫星导航系统管理办公室消息,12月16日15时22分,第52、53颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心,用长征三号乙运载火箭及远征一号上面级以“一箭双星”方式成功发射。
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据澎湃新闻报道,五院北斗人首次建成了GEO/IGSO/MEO混合星座,以最少的卫星数量建设了集基本导航、位置报告等多种业务于一体的北斗二号区域卫星导航系统,成为世界上区域卫星导航系统建设的典范。KMAednc

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全球范围北斗可视卫星数量(图自:@我们的太空)KMAednc

报道中称,这种技术体制可以高效构建区域系统,兼顾拓展全球系统。在北斗二号系统的建设中,布局了4颗“萌星”,给他们充分的时间和绝佳的平台去逐步攻克一系列全球组网稳定运行的瓶颈问题。因此,当北斗开启全球组网征程后,跃升为主力的“萌星”得以大显神威。此时的“吉星”和“爱星”就成为最佳队友。北斗人为他们精心设计了数量不多、作用却很关键的岗位。他们不仅承担着配合“萌星”、显著增强北斗三号整体技术指标的“助攻”职责,还携带了很多“神器”,为未来北斗广泛运行与应用之路开疆拓土。KMAednc

北斗卫星导航系统的民用历程

上世纪70年代,中国就希望建立自己的卫星导航系统,直到2000年,第一颗北斗导航卫星才成功发射。如今,北斗导航已经建立了32颗星的系统。自2018年年底已经正式开启了全球服务。KMAednc

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星组成。KMAednc

整个系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。KMAednc

与GPS一样,北斗导航系统也分为军码和民码,民码开放给了民间使用。而在应用方面,北斗导航系统主要用于军用市场、行业应用和大众应用三个应用领域。KMAednc

在军用市场,北斗导航系统主要被用于飞机、舰艇、车辆等导航定位,精确制导、部队定位和调度、军用通信网络的精确授时。北斗导航的军事用途的重要性不言而喻,这里我们主要讨论北斗导航系统在民用市场是如何发展的。KMAednc

中国在卫星导航系统上形成了三步走发展战略:2000年年底,建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;计划在2020年前后,建成北斗全球系统,向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。KMAednc

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北斗卫星导航系统各卫星发射时间表KMAednc

北斗导航系统的商用阶段也与这三个时间段息息相关。KMAednc

首先,2000年时,北斗一号建立的是双星系统。由于轨道低了覆盖面就小,两颗中轨道卫星多数时间会在中国上空以外的地方飞行,中国大陆的信号接受时间就会很短,所以北斗一代的双星方案只能选择高轨道,而且还得是静止的方案,这样才能让其停在中国大陆的上空。由于这两颗星的轨道很高,导致了地面被测物体与卫星的相对速度很低,于是多普勒效应就不明显,其定位精度远不如GPS。所以,北斗一代在民用上并没有取得太多成就。KMAednc

时间到了2012年,北斗二号系统已经具有16颗卫星,可以覆盖亚太地区。于是在2012年年底中国就宣布试运行北斗导航系统,面向亚太地区提供无源定位、导航、授时服务,开启民用道路。KMAednc

到了2018年,中国加速了北斗导航系统的组网速度,在这一年发送了十颗卫星,并在当年年底正式完成了35颗星组网,建成北斗三号系统正式宣布进行提供全球服务。相比于之前规划的2020年,时间上提前2年。KMAednc

进入2019年,北斗卫星导航系统的组网速度进一步加快,从今年4月份开始,我国又陆续将十颗北斗卫星成功发射升空。昨天,也就是12月16日,我国以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星。至此,北斗导航系统的中圆地球轨道卫星全部发射完毕,这标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成。KMAednc

北斗导航系统的民用现状

目前,北斗导航系统的民用主要集中在大众消费类产品和一些行业应用上。KMAednc

在大众消费领域,出货量最多的就是手机了。一款手机能否支持北斗导航,取决于硬件和软件两个层面。硬件层面,需要定位芯片支持北斗定位系统。由于北斗导航系统早已覆盖了中国和亚太周边地区,所以近年来生产的定位芯片厂商都会同时支持GPS和北斗,有些手机还会兼容俄罗斯的GLONASS。KMAednc

软件方面,国内的地图、导航、公共交通等APP,它们在申请定位权限时,是需要从手机定位芯片获取位置信息的,再由APP的算法实现定位、路径规划和导航等一系列操作。KMAednc

司南导航研发中心副主任王立端表示,导航卫星只能提供卫星的位置信息(轨道参数)包括经度、纬度、高度以及时间信息,应用方会有自己设计的算法,一般采用四颗卫星以上来进行定位,定位的精度也会更好。KMAednc

现在支持北斗的手机,都会和GPS、GLONASS信号一起用。实际上,在有些手机上,我们日常的定位和导航都已经在使用北斗了。你之所以没有感受到在日常导航中使用到了北斗,是因为当我们打开导航类APP的时候,手机芯片到底采用了那家卫星的数据,用了哪个算法综合确定位置,用户是不能进行干扰和操作的。KMAednc

目前大部分的国产品牌安卓系统手机都支持北斗导航,iPhone则不支持北斗导航。不过,也并不是所有的手机型号都支持北斗导航,根本在于手机芯片的选择,想要支持北斗必须有相应的定位芯片。目前上市的手机,如搭载麒麟980的华为P30 Pro、华为nova5 Pro,搭载麒麟810的荣耀9X,搭载高通骁龙855的OPPO Reno10倍变焦版、vivo X27、小米9等都可以支持北斗导航系统。在手机参数列表中,可以通过查看导航系统一栏进行查看。KMAednc

普通的手机进行通信是通过基站进行信息传递的,而在人迹罕至的偏远地区,比如沙漠、海洋上,想要实现通信则不能再靠基站,这个时候卫星通信就派上了用处。在北斗卫星导航系统中,最初发射的两颗是定轨卫星,也刚好是通信卫星的频段,因此可以用来进行通信。因此市面上也因此诞生了北斗手机。KMAednc

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