从灯塔到北斗 中国全球导航系统为何“不寻常”?

新京报讯(记者 倪伟 通讯员 庞丹)6月23日,中国第30颗北斗三号卫星成功发射,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

 

这也是第59颗北斗导航卫星,由中国航天科技集团有限公司五院抓总研制,五院研制了59颗卫星中的55颗。此前,中国还发射了4颗北斗导航试验卫星和25颗北斗二号卫星。

 

上世纪80年代,中国航天开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路。1994年北斗工程立项,分“三步走”,用26年时间走完了全球其他导航系统40年走完的路,这也是一条自主走出的不寻常之路。

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北斗三号卫星在轨运行效果图。航天科技集团五院供图

 

从“灯塔计划”到北斗工程

 

北斗工程诞生之前,我国曾提出过初代导航系统:“灯塔计划”。

 

“灯塔计划”上世纪60年代末立项,最终因技术方向转型、财力有限等原因终止。但十余年的设计和研制,为后来的导航卫星发展积累了工程经验。

 

1983年,以陈芳允院士为代表的专家学者,提出了利用2颗地球同步轨道卫星测定地面和空中目标的设想,这是北斗导航系统的起步。

 

建北斗,是一步完成全球组网,还是分阶段走?当时引发了不小的争议。最终,“先区域、后全球”的思路被确定下来,“三步走”的北斗之路由此铺开。

 

1993年初,五院提出卫星总体方案。次年,北斗一号工程立项。

 

当时国外对中国技术封锁,国内部件厂家尚未成熟,北斗一号研制只能在摸索中起步。航天科技集团五院北斗一号总设计师范本尧院士回忆,国产化从北斗一号的太阳帆板做起,“当时很多卫星都不敢上,北斗是第一个‘吃螃蟹’的,硬着头皮上。”

 

之后的国产化攻关更为艰苦,不论是东方红三号卫星平台,还是影响长寿命的关键部件,老一辈北斗人逐一攻克,终于在2000年建成了北斗一号系统,使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

 

北斗二号:全球四大服务商里最不寻常的那个

 

北斗二号工程于2004年立项,中国设计了全球首个以GEO/IGSO卫星为主、有源与无源导航多功能服务相融合的卫星方案。

 

北斗没有因循国际已有导航系统的星座设计,做出了两个轨道面的设计,这使得北斗二号成为世界首个混合星座区域卫星导航系统。后来的北斗三号星座设计更为复杂,达到三个轨道面。

 

2012年12月27日,北斗二号系统开通服务,覆盖亚太。北斗系统成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

 

中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其说,中国北斗的技术机制不完全等同于其他三大系统,其他三大系统所具有的技术体制或优势北斗都具备。在此之外,北斗二号还保留了北斗一号具有的短报文和位置报告服务能力,这是其他系统不具备的,北斗也是唯一把通信和导航融合起来的系统。

 

北斗三号:从“不寻常”走向全球协作

 

所有的努力,都是为了最后一关做准备:将北斗建成真正覆盖全球的导航系统。

 

就在北斗二号正式提供区域导航定位服务前,北斗三号全球导航系统的论证验证工作拉开序幕,确定了建设“独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠”的全球卫星导航系统的发展目标。

 

建设高性能、高可靠的北斗全球卫星导航系统,是我国科技领域中长期发展规划的16项重大专项之一。系统建成后性能与GPS相当,达到国际先进水平。

 

相对于北斗二号区域系统,北斗三号服务区域将扩展至全球,实现与北斗二号下行导航信号的平稳过渡,并在此基础上增加了新的导航信号,为用户提供更为优质的服务。

 

现实的困境,让北斗系统作出一个个解决困难的“不寻常”方案,这些解决方案也成为北斗的特有优势。

 

例如,北斗系统不能像美国GPS那样在全球建立地面站,境外卫星数据传输通道怎么搭建?北斗三号团队想到,可以借助卫星本身来当“信使”。

 

于是,北斗三号团队攻克了星间链路技术,实现了卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通。也就是说,虽然“看不见”在地球另一面的北斗卫星,用北斗卫星的星间链路,同样能与它们取得联系。这一方案解决了不能全球布站的难题,成为北斗全球导航系统建设的一大特色。

 

不过,虽然与其他导航系统不太相似,这些系统未来还是会合作愉快。2015年,中俄双方达成北斗和格洛纳斯系统的兼容和互操作协议;2017年,中美签署了北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明。与此同时,与欧洲伽利略系统的协调也在进行中。

 

这意味着,用户在基本不增加成本的情况下,可以同时使用多个卫星导航系统。不同系统不仅解决了干扰问题,还将实现更好的融合应用,达到“1 1>2”的效果。

执行北斗三号最后一颗组网卫星发射的长征三号乙运载火箭,

在西昌卫星发射中心吊装

。航天科技集团一院

供图

 

链接

北斗工程大事件

 

1994年,北斗一号工程立项。

 

2000年,北斗一号系统建成,我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

 

2007年,第一颗北斗二号卫星发射成功。

2009年12月,北斗三号工程立项。

 

2012年,北斗二号系统正式向亚太地区提供服务,北斗系统成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

2017年11月5日,第一颗北斗三号卫星发射成功。

 

2018年12月27日,北斗三号基本系统正式向“一带一路”及全球提供基本导航服务。

 

2019年12月底,全球系统核心星座部署完成。

 

2020年6月23日,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

 

计划2035年,以北斗系统为核心,建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

 

新京报记者 倪伟

编辑 张畅 校对 贾宁

 


posted @ 20-06-25 11:01  作者:admin  阅读量:

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