北斗三號(hào)亮點(diǎn)多多
由于北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星需采用許多新技術(shù)，為此，我國(guó)在2015年至2016年陸續(xù)發(fā)射了5顆北斗三號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星，驗(yàn)證了以高精度星載原子鐘、星座自主運(yùn)行等為代表的衛(wèi)星載荷關(guān)鍵技術(shù)，以輕量化、長(zhǎng)壽命、高可靠為典型特征的衛(wèi)星平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)，基于星地鏈路、星間鏈路、全新導(dǎo)航信號(hào)體制的導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)，以及98%的國(guó)產(chǎn)化器件，關(guān)鍵器件均為“中國(guó)造”。
從2017年11月5日發(fā)射首批北斗三號(hào)(2顆)地球中圓軌道導(dǎo)航衛(wèi)星起，我國(guó)正式開始建造“北斗”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與北斗二號(hào)相比，除了服務(wù)區(qū)域由區(qū)域覆蓋擴(kuò)大到全球覆蓋外，北斗三號(hào)在精度和可靠性上都有很大的提高。其單星設(shè)計(jì)壽命由以前的8年提高到10至12年，并首次提出“保證服務(wù)不間斷”指標(biāo)。
另外，還有以下重大技術(shù)創(chuàng)新或改進(jìn)。北斗三號(hào)中圓地球軌道衛(wèi)星采用了新型的導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺(tái)，它具有功率密度大、載荷承載比重高、設(shè)備產(chǎn)品布局靈活、功能拓展適應(yīng)能力強(qiáng)等技術(shù)特點(diǎn)，可為系統(tǒng)后續(xù)功能和需求拓展提供更大的適應(yīng)能力，將實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位、授時(shí)和導(dǎo)航的服務(wù)業(yè)務(wù)，兼容天基數(shù)據(jù)傳輸、新業(yè)務(wù)載荷的在軌應(yīng)用，能作為天基數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的廣播節(jié)點(diǎn)。作為世界上唯一的由3種軌道衛(wèi)星構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗三號(hào)未來還將按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)增加全球搜救、全球位置報(bào)告、星基增強(qiáng)等拓展服務(wù)。
北斗三號(hào)地球靜止軌道衛(wèi)星與傾斜地球同步軌道衛(wèi)星采用大型衛(wèi)星平臺(tái)，它能集成多種載荷，兼容實(shí)現(xiàn)天基增強(qiáng)、可動(dòng)點(diǎn)波束功率增強(qiáng)、短報(bào)文通信與位置報(bào)告等系統(tǒng)；成為天基數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)。
北斗三號(hào)衛(wèi)星星座首次配備了相控陣星間鏈路(在衛(wèi)星之間搭建的通信測(cè)量鏈路)，解決了境外監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的難題，成為一大特色。這樣能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行在境外的衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)、注入功能，并可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的雙向精密測(cè)距和通信，從而能夠進(jìn)行多星測(cè)量，自主計(jì)算并修正衛(wèi)星的軌道位置和時(shí)鐘系統(tǒng)，大大減少對(duì)地面站的依賴，提高整個(gè)系統(tǒng)的定位和服務(wù)精度。星間鏈路是“北斗”實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵，不僅實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，還能相互測(cè)距，自動(dòng)“保持隊(duì)形”，減輕地面管理維護(hù)壓力。所謂自主導(dǎo)航，就是指即使地面站全部失效，30多顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星也能通過星間鏈路提供精準(zhǔn)定位和授時(shí)，地面用戶通過手機(jī)等終端接收導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)，仍舊能進(jìn)行定位及導(dǎo)航。
眾所周知，導(dǎo)航衛(wèi)星上的原子鐘性能對(duì)整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能有重要影響。北斗三號(hào)衛(wèi)星采用我國(guó)新型高精度銣原子鐘和氫原子鐘。與北斗二號(hào)衛(wèi)星采用的原子鐘相比，北斗三號(hào)上的原子鐘在產(chǎn)品體積、重量方面大幅降低，每天的頻率穩(wěn)定度提高了10倍，綜合指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。其上的氫原子鐘精度將比北斗二號(hào)的星載銣原子鐘提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。銣原子鐘天穩(wěn)定度為每1萬(wàn)秒誤差10－14秒量級(jí)，氫原子鐘天穩(wěn)定度為每1萬(wàn)秒誤差10－15秒量級(jí)。原子鐘技術(shù)的進(jìn)步，直接推動(dòng)了“北斗”系統(tǒng)的定位精度由10米量級(jí)向米級(jí)跨越，測(cè)速和授時(shí)精度同步提高一個(gè)量級(jí)。
北斗三號(hào)進(jìn)一步提升了連續(xù)性、穩(wěn)定性和可用性的指標(biāo)，采用多項(xiàng)新技術(shù)提高了衛(wèi)星的抗干擾能力，非計(jì)劃中斷指標(biāo)為每年0.4次，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。它采用了多重可靠性“加固”措施，可最大限度增強(qiáng)系統(tǒng)的保險(xiǎn)系數(shù)。比如，系統(tǒng)建成后運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量大于服務(wù)必需衛(wèi)星數(shù)，即衛(wèi)星有備份；配備了多臺(tái)銣原子鐘，形成“雙保險(xiǎn)”一起提供服務(wù)；還采用了軟件冗余、故障自我診斷和故障自我修復(fù)等多項(xiàng)措施，可保證系統(tǒng)可靠性。
該衛(wèi)星還在世界上首次實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星的在軌自主完好性監(jiān)測(cè)功能，這一功能對(duì)民航、自動(dòng)駕駛等生命安全領(lǐng)域用戶來說，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。它將增加性能更優(yōu)的互操作信號(hào)，即與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容性更好的信號(hào)B1C和B2a信號(hào)。其全新的導(dǎo)航信號(hào)體制和強(qiáng)大的在軌重構(gòu)功能，也將極大地提升用戶體驗(yàn)，因?yàn)橥ㄟ^兼容互操作技術(shù)，可為用戶能在終端上接收多個(gè)信號(hào)奠定基礎(chǔ)，給用戶提供多種選擇方案。
根據(jù)計(jì)劃，2018年前后完成18顆北斗三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射，屆時(shí)將面向“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)提供基本服務(wù)。到2020年前后，北斗三號(hào)系統(tǒng)面向全球提供全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。“北斗”發(fā)展藍(lán)圖是構(gòu)建國(guó)家綜合定位、導(dǎo)航和授時(shí)體系建設(shè)，以“北斗”系統(tǒng)為核心，建成天地一體(包括太空、地面、水下、室內(nèi))、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國(guó)家綜合定位、導(dǎo)航和授時(shí)體系。
延伸閱讀
北斗衛(wèi)星是怎么導(dǎo)航定位的
我國(guó)第一代導(dǎo)航衛(wèi)星北斗一號(hào)與第二代導(dǎo)航衛(wèi)星北斗二號(hào)以及第三代導(dǎo)航衛(wèi)星北斗三號(hào)在工作原理上有明顯不同之處。
北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是通過采用衛(wèi)星無線電測(cè)定業(yè)務(wù)方式來確定用戶的位置。在平時(shí)，地面中心站經(jīng)2顆北斗一號(hào)地球靜止軌道衛(wèi)星不斷向用戶詢問是否需要定位的信號(hào)，而用戶終端一般只處于光收聽不發(fā)信息的狀態(tài)。當(dāng)需要定位時(shí)，用戶終端分別經(jīng)2顆北斗一號(hào)地球靜止軌道衛(wèi)星向中心站發(fā)送需要定位的申請(qǐng)信號(hào)。這時(shí)，地面中心站通過測(cè)量信號(hào)的往返時(shí)間來算出用戶終端分別到每顆衛(wèi)星的距離。由于衛(wèi)星的位置是已知的，所以可以用這2個(gè)距離測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步推算出用戶位置。最后，地面中心站將該定位信號(hào)經(jīng)1顆衛(wèi)星傳給用戶終端。
采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)所需衛(wèi)星少，只要2顆衛(wèi)星就行；具有導(dǎo)航定位、發(fā)短報(bào)文和精密授時(shí)等多種功能。但其定位精度不高，系統(tǒng)用戶容量有限。
北斗二號(hào)和北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)際首次實(shí)現(xiàn)了采用衛(wèi)星無線電測(cè)定業(yè)務(wù)和衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)相結(jié)合的集成體制方式來為用戶導(dǎo)航定位。所謂衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)，就是用戶被動(dòng)測(cè)量來自至少4顆在衛(wèi)星時(shí)鐘控制下的導(dǎo)航衛(wèi)星連續(xù)發(fā)送的無線電導(dǎo)航信號(hào)，并根據(jù)這些衛(wèi)星信號(hào)的不同傳輸時(shí)間，來測(cè)定用戶到這些衛(wèi)星的不同距離，然后通過用戶終端的數(shù)學(xué)運(yùn)算得到用戶的三維坐標(biāo)與速度。
原標(biāo)題：解碼北斗三號(hào)：和前兩代衛(wèi)星相比，它有何不同？
來源：http://www.chinanews.com/gn/2017/11-08/8371001.shtml
