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25年持续蓄力,北斗已向全球组网发起全面冲刺

[2019-11-02 17:17:34] 【

资料来源:《科学技术日报》

2019年9月23日5: 10,中国在西昌卫星发射中心成功发射了“一箭双星”形式的第47颗和第48颗北斗导航卫星。

这次发射正式启动了北斗3号的高密度发射,北斗3号已经从一个基本系统发展到一个完整的系统。

自1994年中国开始建设北斗一号系统工程以来,北斗一直在稳步前进,按照“三步走”的发展战略,走上了适合中国国情的创新发展道路。

如今,北斗已经成为全球卫星导航系统中不可忽视的重要力量。面对全球联网,北斗展开了全面冲刺。未来,北斗将与其他卫星导航系统并肩工作,提供精度更高、运行更稳定、功能更可靠的定位、导航和定时服务,成为面向世界的主要公共服务空间基础设施,为人类命运共同体的建设做出“中国的贡献”。

“关门”前抢劫“航海俱乐部”

在1990年海湾战争中,首次大规模使用装有全球定位系统的精确打击武器,其战斗力震惊了全世界。

如果导弹是枪,原子弹是炸弹,卫星导航就是精确的景象。早在20世纪70年代,中国宇航员就开始探索“灯塔1号”项目,但由于经济和技术支持困难,该项目被迫下马。

然而,中国人民建设卫星导航系统的决心并没有动摇。经过不断探索,中国逐步形成了从北斗一号测试系统建设到北斗二号区域导航系统再到北斗三号全球系统的“三步走”战略。

2000年,中国发射了两颗地球静止轨道北斗卫星,创造性地实现了两颗卫星的主动定位,并提供时间服务和短信通信服务。该方案利用我国现有的成熟技术,以最小的投资和最短的周期实现了卫星导航系统建设的自主控制。

北斗一号项目启动时,美国全球定位系统和俄罗斯全球导航卫星系统分别发射了20多颗导航卫星,占据了最适合卫星导航的黄金频段。中国和正在建造伽利略系统的欧盟正在推动国际电联挤出一小部分航空导航波段供使用。2000年4月18日,北斗和伽利略同时宣布。根据国际电联的规则,只有在7年内发射导航卫星并成功发射和接收相应的频率信号,才能获得轨道位置和频率资源,否则无法获得法律地位。

2005年,欧盟发射了第一颗伽利略导航卫星。此时,虽然中国已经发射了三颗北斗测试卫星,但它没有能力主动发射下行链路信号。符合国际电联规定的北斗二号卫星仍在开发中,时间不多了。

北斗的最后一站,倒排时间表,将大大缩短开发周期。与此同时,西昌卫星发射中心克服了许多挑战,如首次使用新翻修的发射站、首次使用遥控模式和首次发射中圆轨道卫星。为这项任务分析风险、制定措施和控制节点做了充分准备。

2007年4月14日4: 11,肩负重要使命的北斗卫星于4月17日20: 00左右起飞并发回信号。此时。距离国际电联的“七年限制”不到4小时。

第一个混合导航星座

全球定位系统和其他卫星导航系统都采用单一轨道星座配置,所有联网卫星都在海拔20,000公里的中环轨道上运行。

然而,北斗系统不能像全球定位系统那样在世界上建立地面监测站。北斗二号卫星系统的总设计师杨辉(Yang Hui)表示,由于土地分布的限制,北斗必须创建能够在国家领土内控制的星座。因此,必须采用中高轨道卫星的混合网络。但这面临着一系列的世界问题。

北斗团队通过不懈努力,解决了高轨道导航卫星姿态控制和高精度温度控制的难题,提高了系统服务的准确性、连续性和可用性。2012年底,由14颗卫星组成的北斗二号区域卫星导航系统完成,为亚太地区的大部分地区提供了一天24小时、一天24小时的定位、导航和定时服务。

“北斗二号是世界上第一颗同步轨道导航卫星。同时,北斗二号是第一个以地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星为骨干、中轨道卫星的混合导航星座。”该项目的前副总设计师、北斗系统高级顾问李祖宏表示,对于区域导航系统来说,这种组合可以用最少的卫星数量达到最佳覆盖效果,并赢得了国际认可。

在北斗二号工程建设的同时,中国于2009年开始建设北斗三号全球系统。

行波管放大器是通信卫星的关键部件,早已进口。2014年,当中国正在开发北斗3号实验卫星时,外方突然通知说,由于政府原因,供应已经停止。

然而,北斗团队早已认识到定位对于北斗系统建设和稳定运行的重要性。在北斗三号系统建设启动的同时,中国航天科技集团第五研究院在联合国多个单位开展了行波管放大器等关键部件的国产化技术研究。

当外方得知我国在行波管放大器的技术研究上取得突破时,北斗团队决定用国产产品替代进口产品,并迅速表示可以供货,并降价一半。这让北斗团队尝到了核心的好处,并增强了其走本地化道路的决心。

经过几年的努力,我们长期以来一直依赖于行波管放大器组件、微波开关、大功率功率控制器、动量轮组件、星敏感器等进口关键产品,实现了主备份部件的国产化。北斗三号卫星组件的定位率达到100%。

北斗向世界敞开胸怀

2017年2月28日,中国首个自主研发的“米级快速定位北斗芯片”正式上线,实现基础产品的自主控制,达到国际先进水平。

"世界上大多数智能手机已经采用了支持北斗的芯片."中国卫星导航系统管理办公室主任冉承奇在2018年12月27日国家新办召开的新闻发布会上透露,北斗系统已经进入3gpp国际移动通信组织。

除北斗核心之外,北斗已经形成了一个完整的产业链,包括基础产品、应用终端、应用系统和运营服务。北斗已被用作国家重点行业和重点领域的标准,并在大众消费领域得到大规模应用。

据统计,2018年国内卫星导航产业产值超过3000亿元。据估计,到2020年,中国卫星导航产业的规模将超过4000亿元,北斗将扩大其市场份额超过3000亿元。

截至2019年4月,36个城市的620多万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆、约8万辆公交车、3 200多个内陆导航设施和2 900多个海上导航设施已应用北斗系统,为5万多台农业机械设备提供服务,并推广了4.5万多个北斗终端。

随着互联网、5g、人工智能、共享经济等新兴技术和产业模式的整合应用,卫星导航技术也催生了精准农业、精准物流、自动驾驶、智能交通、智能城市等新的经济发展模式和新的产业发展模式,正以前所未有的深度和广度融入社会的各个方面。

当今世界,四大卫星导航系统全球定位系统、北斗、全球导航卫星系统和伽利略争夺荣誉。你如何看待与其他导航系统的关系?北斗系统自建设之初就给出了答案:它一直实践“中国北斗,世界北斗”的概念,应该与其他卫星导航系统兼容,共同发展,造福世界“大家庭”。

现在,中国的北斗已经开放了它的思想,正在等待世界接受它。(记者傅逸飞)

鸿运国际

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