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【中国青年报】三问中国北斗 精度如何?寿命多长?兼容性怎样?

发布时间:2017-11-07

“在哪里”“怎么过去”“多久才能到”,是日常出行绕不开的问题,而现代人类的选择,往往是将这些问题抛给远在外太空的高科技——卫星。过去,不少人就已经习惯了其中一个名为GPS的美国造的卫星导航系统。

  如今,属于中国人的全球卫星导航系统正大步走来。11月5日晚,北斗三号第一颗、第二颗卫星从中国西昌成功飞天,这是北斗系统中全球组网卫星的首发星,中国卫星导航的全球组网大幕由此正式拉开。

  随之而来的是几个疑问:作为给全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施,中国的全球卫星导航系统一旦建成,其性能究竟如何,能否和GPS一决雌雄?其寿命又几何,能否供人类连续可靠地使用?此外,其兼容性如何,能否让人们在包括GPS、北斗在内的多个导航系统之间顺利切换?中国青年报·中青在线记者就此采访了相关专家。

  精度与GPS媲美,可满足共享单车电子围栏的需求

  按照中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军的说法,北斗三号的性能在北斗二号的基础上,提升了1~2倍的定位精度,达到2.5米~5米的水平,建成后的北斗全球导航系统将为民用用户免费提供约10米精度的定位服务、0.2米/秒的测速服务。

  “这样的精度,将与美国GPS相媲美”,谢军说。他举了个形象的例子,当前人们使用的共享单车,就可以用高精度定位功能提供“电子围栏”技术进行管理。

  此外,北斗三号导航系统以其高精度定位的优势,可以向用户提供精密测量测绘数据,谢军说,“测量地震后建筑物的下沉变化,几毫米的下沉,都逃不过北斗的‘法眼’”。

  谢军告诉记者,早在北斗二号正式提供“亚太区域”导航服务前,我国就开始了北斗三号“全球范围”导航系统的论证研制工作,并在设计之初,就把目标放在尚未发射的第三代GPS导航卫星,以及欧洲伽利略导航系统的设计指标上。

  值得一提的是,如今已在轨运行的北斗导航卫星,分布在中圆轨道、地球静止轨道和同步倾斜地球轨道上。

  5日发射的北斗三号卫星,就分布在中圆轨道,在这里的卫星可以“游走”全球,这也是GPS等卫星导航系统使用的通用轨道。

  谢军说,地球静止轨道一般是通信卫星使用,也因此,运行于该轨道的北斗卫星还可以发挥通信功能,具有短报文等特色功能。

  “如果说GPS只能告诉用户什么时间、在什么地方,北斗系统还可以将用户的位置信息发送出去,让其他人可以知道用户的情况,这在一定程度上解决了‘何人、何事、何地’的问题”,谢军说,这正是中国北斗卫星导航系统的一大特色,靠北斗一个终端,就可以导航、通信兼备。

    寿命10年以上,每次导航至少4颗北斗提供服务

  当然,是设备就有“宕机”的时候。如果GPS系统发生故障,就好比我们被人蒙住了双眼,无法前行——这也是我国决定建设北斗导航全球定位系统的一个重要原因。

  中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说,就像停水停电影响城市生活一样,卫星导航服务一旦中断,国家和社会的正常运行会受到很大影响,因此,对卫星导航的可靠性、连续性提出了苛刻的设计要求。

  迟军说,北斗三号卫星的设计寿命达10年以上,这是国际导航卫星的先进水平,为卫星在轨服务的连续性、可靠性和稳定性提供了基础保证。

  按照他的说法,作为一个系统工程,用户每次享受到北斗系统的服务,都必须保证有至少4颗卫星提供服务。

  此外,北斗又是一个全球覆盖的系统,至少需要20余颗卫星同时提供稳定服务,这一特点决定了北斗系统对质量可靠性要求比单星更高,对产品可靠性的要求更苛刻。毕竟,北斗系统的最终使用者是成千上万的普通用户。

  迟军说,也因此,北斗三号在卫星元器件的选择上,设置了更高的门槛,其次,卫星具有自主修复功能,采取了多种软件、硬件措施保证服务不中断,这些措施都将为大幅提高卫星的可靠性提供保证。

  中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平也提到,北斗卫星全球导航系统采用多重可靠性“加固”措施,希望在最大限度上增强系统的保险系数。比如,系统建成后,“运行卫星数量大于服务必需卫星数”,即卫星有冗余;再如,每颗卫星都配备了多台铷原子钟,形成“双保险”一起提供服务,即单机双备份。

  迟军以北斗二号为例,2012年北斗二号系统正式对亚太地区提供服务,从运行的连续性、定位的精准性和系统的可用性来看,系统运行状态良好。据他透露,“北斗全球系统非计划中断指标为每年0.4次,这也达到了国际先进水平”。

    不回避和其他卫星导航系统“竞争”,为用户提供兼容选择

  当然,在北斗系统迅速建设的同时,有一个问题无法回避,那就是该如何看待北斗和其他卫星导航系统的关系?

  放眼全球,包括美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS,以及中国北斗在内的世界4大卫星导航系统,争奇斗艳。

  迟军说,我国在启动北斗导航系统建设之初就给了回答,即“中国的北斗,世界的北斗”——它不仅为中国人民,同样也要为世界人民作出贡献。

  这并非虚言,他说,北斗要与其他卫星导航系统相互兼容。具体到技术层面,即通过北斗兼容互操作技术,为用户能在终端上接收多个信号提供了基础,这就给用户提供了多种选择。

  “北斗导航系统兼容、互操作的便利性将保证全球用户利益的最大化。”迟军说。

  按照他的说法,一旦GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等系统都完全建成,全世界的导航卫星将达到100颗以上,这也就意味着全球用户可以接收到更多的可用卫星信号,实现各大系统兼容,将对全球用户产生极大的好处。

  他还提到,加强与其他卫星导航系统间的沟通,推动卫星导航技术的兼容性应用,是发展卫星导航系统的重要课题。目前,我国正向航天强国迈进,我国北斗导航卫星系统将以面向全球、造福全人类的姿态,为祖国、为世界建设精品工程。

  今天,中国北斗的宽广胸怀已经敞开,等待着世界的接纳。

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