北斗三號(hào)全球系統(tǒng)核心星座建成意味著什么

12月16日，我國(guó)以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第52、53顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。至此，北斗三號(hào)全球系統(tǒng)所有中圓地球軌道衛(wèi)星全部發(fā)射完畢，標(biāo)志著北斗三號(hào)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(dǎo)航星座？對(duì)人們的生活有什么影響？為此，記者采訪了北斗系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)家。

 

由區(qū)域向全球發(fā)展

 

北斗三號(hào)衛(wèi)星“天團(tuán)”里有3類(lèi)隊(duì)員，在不同軌道上堅(jiān)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(lèi)——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(tuán)五院北斗三號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)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(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道周期均為24小時(shí)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(lái)提供固定區(qū)域的導(dǎo)航服務(wù)。

 

而中圓地球軌道衛(wèi)星周期為12小時(shí)，與地球自轉(zhuǎn)周期不同步，與衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的地面位置——“星下點(diǎn)”自西向東不斷運(yùn)動(dòng)，可以覆蓋全球，因此全球衛(wèi)星導(dǎo)航功能，必須依靠這類(lèi)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(shuō)。

 

從2017年11月5日北斗三號(hào)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(hào)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(wàn)余名科研人員的共同努力下，中國(guó)“北斗”覆蓋了全球的每一個(gè)角落。此次發(fā)射成功的兩顆衛(wèi)星，標(biāo)志著我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)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(nèi)提供全天候、全天時(shí)、高精度的導(dǎo)航定位授時(shí)服務(wù)。

 

“三步走戰(zhàn)略”適合國(guó)情

 

相對(duì)于其他國(guó)家的導(dǎo)航衛(wèi)星，北斗最大特點(diǎn)就是由3種軌道組成。據(jù)了解，美國(guó)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(dān)全球組網(wǎng)任務(wù)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(duì)伍？

 

“這源自北斗三步走的發(fā)展戰(zhàn)略。”據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)介紹，在前兩步里，北斗分別要為中國(guó)和亞太地區(qū)提供服務(wù)，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(shì)，而中圓地球軌道衛(wèi)星更適合全球?qū)Ш椒?wù)。況且當(dāng)時(shí)中圓地球軌道衛(wèi)星還有很多關(guān)鍵技術(shù)尚未突破，需要通過(guò)實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證，因此選擇了適合中國(guó)國(guó)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(shè)了集基本導(dǎo)航、位置報(bào)告等多種業(yè)務(wù)于一體的北斗二號(hào)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，成為世界上區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的典范。

 

“這種技術(shù)體制可以高效構(gòu)建區(qū)域系統(tǒng)，兼顧拓展全球系統(tǒng)。”當(dāng)北斗二號(hào)“升級(jí)”為北斗三號(hào)，開(kāi)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(shí)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(duì)友”，它們不僅承擔(dān)著配合中圓地球軌道衛(wèi)星、增強(qiáng)北斗三號(hào)整體技術(shù)指標(biāo)的“助攻”職責(zé)，還攜帶了很多“神器”，為未來(lái)北斗廣泛運(yùn)行與應(yīng)用之路進(jìn)行拓展和驗(yàn)證。

 

“一流的北斗，通過(guò)混合星座展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在信號(hào)體制、技術(shù)體制和服務(wù)功能幾個(gè)方面保持領(lǐng)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(qiáng)。”楊長(zhǎng)風(fēng)表示，北斗系統(tǒng)目前已經(jīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)分米級(jí)、靜態(tài)厘米級(jí)水平，并保持完好性。在實(shí)現(xiàn)基本服務(wù)全球覆蓋的基礎(chǔ)上，精度較過(guò)去提高兩倍。北斗還通過(guò)通信導(dǎo)航一體化模式，將導(dǎo)航與通信功能創(chuàng)新性結(jié)合，在抗震救災(zāi)、國(guó)際搜救等領(lǐng)域應(yīng)用獲得良好效果。

 

用戶體驗(yàn)進(jìn)一步提升

 

隨著北斗三號(hào)全球系統(tǒng)核心星座部署完成，用戶體驗(yàn)將通過(guò)提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)進(jìn)一步得到提升?，F(xiàn)在，北斗已在交通、農(nóng)業(yè)、減災(zāi)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，影響著人們生活的方方面面。

 

交通運(yùn)輸領(lǐng)域是北斗規(guī)模化應(yīng)用的重點(diǎn)區(qū)域。小到自主泊車(chē)，大到智慧港口自動(dòng)化港機(jī)設(shè)備的交互，都“嵌入”了北斗高精度設(shè)備。

 

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

 

在防災(zāi)減災(zāi)方面，人們可使用北斗報(bào)災(zāi)終端機(jī)接收到北斗衛(wèi)星發(fā)送的災(zāi)害預(yù)警播報(bào)信息，一旦洪澇、冰雪、地震等重大突發(fā)自然災(zāi)害發(fā)生，電信、供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷，災(zāi)情信息員可以第一時(shí)間借助這套系統(tǒng)來(lái)上報(bào)災(zāi)情或應(yīng)急求救。

 

如今的北斗日益走進(jìn)人們生活——燃?xì)庋矙z用上北斗定位實(shí)時(shí)監(jiān)督；智慧養(yǎng)老裝上戶外北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)救助警報(bào)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(chē)的運(yùn)作軌跡全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高效掃雪等。楊長(zhǎng)風(fēng)表示，隨著未來(lái)北斗系統(tǒng)的組網(wǎng)進(jìn)度不斷加快，北斗還將進(jìn)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(wù)全人類(lèi)。