北斗三號全球系統(tǒng)核心星座建成意味著什么

12月16日，我國以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第52、53顆北斗導航衛(wèi)星。至此，北斗三號全球系統(tǒng)所有中圓地球軌道衛(wèi)星全部發(fā)射完畢，標志著北斗三號全球系統(tǒng)核心星座部署完成。那么，核心星座的建成意味著什么？北斗為何用3種軌道衛(wèi)星組成混合導航星座？對人們的生活有什么影響？為此，記者采訪了北斗系統(tǒng)相關專家。

 

由區(qū)域向全球發(fā)展

 

北斗三號衛(wèi)星“天團”里有3類隊員，在不同軌道上堅守崗位，分別是地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO衛(wèi)星）、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（IGSO衛(wèi)星）和中圓地球軌道衛(wèi)星（MEO衛(wèi)星）。

 

此次發(fā)射的北斗雙星是其中的一類——中圓地球軌道衛(wèi)星（MEO衛(wèi)星），是北斗全球組網(wǎng)的主力，24顆中圓地球軌道衛(wèi)星組成了北斗全球組網(wǎng)的核心星座。

 

航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設計師王平介紹，地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星由于運行周期與地球自轉周期相同，軌道周期均為24小時左右，從地面上看，衛(wèi)星的位置是基本固定的，因此這兩種衛(wèi)星主要用來提供固定區(qū)域的導航服務。

 

而中圓地球軌道衛(wèi)星周期為12小時，與地球自轉周期不同步，與衛(wèi)星對應的地面位置——“星下點”自西向東不斷運動，可以覆蓋全球，因此全球衛(wèi)星導航功能，必須依靠這類衛(wèi)星。“它們也因此成為北斗全球組網(wǎng)的核心星座。”王平說。

 

從2017年11月5日北斗三號首批兩顆組網(wǎng)衛(wèi)星順利升空，到2019年12月16日北斗三號全球系統(tǒng)核心星座部署完成，在工程7大系統(tǒng)、300多家參研參建單位、10萬余名科研人員的共同努力下，中國“北斗”覆蓋了全球的每一個角落。此次發(fā)射成功的兩顆衛(wèi)星，標志著我國衛(wèi)星導航系統(tǒng)由區(qū)域向全球發(fā)展。

 

王平告訴記者，北斗全球組網(wǎng)核心星座部署完成后，將在全球范圍內提供全天候、全天時、高精度的導航定位授時服務。

 

“三步走戰(zhàn)略”適合國情

 

相對于其他國家的導航衛(wèi)星，北斗最大特點就是由3種軌道組成。據(jù)了解，美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略均采用了單一中圓地球軌道衛(wèi)星星座。

 

不難看出，承擔全球組網(wǎng)任務有中圓地球軌道衛(wèi)星就足夠，北斗為何還要將地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星拉入隊伍？

 

“這源自北斗三步走的發(fā)展戰(zhàn)略。”據(jù)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風介紹，在前兩步里，北斗分別要為中國和亞太地區(qū)提供服務，地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星顯然更有優(yōu)勢，而中圓地球軌道衛(wèi)星更適合全球導航服務。況且當時中圓地球軌道衛(wèi)星還有很多關鍵技術尚未突破，需要通過實戰(zhàn)驗證，因此選擇了適合中國國情的三步走戰(zhàn)略。

 

為此，北斗人首次建成了3種軌道組成的，以最少的衛(wèi)星數(shù)量建設了集基本導航、位置報告等多種業(yè)務于一體的北斗二號區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)，成為世界上區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的典范。

 

“這種技術體制可以高效構建區(qū)域系統(tǒng)，兼顧拓展全球系統(tǒng)。”當北斗二號“升級”為北斗三號，開啟全球組網(wǎng)征程后，中圓地球軌道衛(wèi)星躍升為“主力”，而此時的地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，則成為前者的“最佳隊友”，它們不僅承擔著配合中圓地球軌道衛(wèi)星、增強北斗三號整體技術指標的“助攻”職責，還攜帶了很多“神器”，為未來北斗廣泛運行與應用之路進行拓展和驗證。

 

“一流的北斗，通過混合星座展現(xiàn)獨特優(yōu)勢，在信號體制、技術體制和服務功能幾個方面保持領先水平。采用高中低三種軌道混合星座布局的北斗，抗遮擋能力強。”楊長風表示，北斗系統(tǒng)目前已經(jīng)達到動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級水平，并保持完好性。在實現(xiàn)基本服務全球覆蓋的基礎上，精度較過去提高兩倍。北斗還通過通信導航一體化模式，將導航與通信功能創(chuàng)新性結合，在抗震救災、國際搜救等領域應用獲得良好效果。

 

用戶體驗進一步提升

 

隨著北斗三號全球系統(tǒng)核心星座部署完成，用戶體驗將通過提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務進一步得到提升?，F(xiàn)在，北斗已在交通、農(nóng)業(yè)、減災等行業(yè)得到廣泛應用，影響著人們生活的方方面面。

 

交通運輸領域是北斗規(guī)?；瘧玫闹攸c區(qū)域。小到自主泊車，大到智慧港口自動化港機設備的交互，都“嵌入”了北斗高精度設備。

 

北斗導航使農(nóng)業(yè)更“智慧”。搭載北斗自動駕駛設備的拖拉機，牽引著精量播種機，可以使播種均勻、深度一致、出苗整齊、省時省力。

 

在防災減災方面，人們可使用北斗報災終端機接收到北斗衛(wèi)星發(fā)送的災害預警播報信息，一旦洪澇、冰雪、地震等重大突發(fā)自然災害發(fā)生，電信、供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷，災情信息員可以第一時間借助這套系統(tǒng)來上報災情或應急求救。

 

如今的北斗日益走進人們生活——燃氣巡檢用上北斗定位實時監(jiān)督；智慧養(yǎng)老裝上戶外北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)救助警報器；利用基于北斗的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，全程監(jiān)管廢棄油脂；利用北斗將除雪鏟冰車的運作軌跡全監(jiān)控，實現(xiàn)高效掃雪等。楊長風表示，隨著未來北斗系統(tǒng)的組網(wǎng)進度不斷加快，北斗還將進一步與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)等深度融合，更好地服務全人類。