基本簡介
衛星導航係統是重要的空間信息基礎設施。中國高度重視衛星導航係統的建設,一直在努力探索和發展北鬥導航衛星擁有自主知識產權的衛星導航係統。北鬥衛星導航係統是我國自行研製開發的三維衛星定位與通信係統,有人把它比作中國自己的GPS。
2007年4月,我國發射了第一顆北鬥二號導航衛星。2000年,首先建成北鬥導航試驗係統,使我國成為繼美、俄之後的世界上第三個擁有自主衛星導航係統的國家。該係統已成功應用於測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域,產生顯著的經濟效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運會、汶川抗震救災中發揮了重要作用。為更好地服務於國家建設與發展,滿足全球應用需求,我國啟動實施了北鬥衛星導航係統建設。
建設原則
北鬥衛星導航係統的建設與發展,以應用推廣和產業發展為根本目標,不僅要建成係統,更要用好係統,強調質量、安全、應用、效益,遵循以下建設原則:
開放性
北鬥衛星導航係統的建設、發展和應用將對全世界開放,為全球用戶提供高質量的免費服務,積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作,促進各衛星導航係統間的兼容與互操作,推動衛星導航技術與產業的發展。
自主性
中國將自主建設和運行北鬥衛星導航係統,北鬥衛星導航係統可獨立為全球用戶提供服務。
兼容性
在全球衛星導航係統國際委員會(ICG)和國際電聯(ITU)框架下,使北鬥衛星導航係統與世界各衛星導航係統實現兼容與互操作,使所有用戶都能享受到衛星導航發展的成果。
漸進性
中國將積極穩妥地推進北鬥衛星導航係統的建設與發展,不斷完善服務質量,並實現各階段的無縫銜接。
發展計劃
目前,我國正在實施北鬥衛星導航係統建設,已成功發射8顆北鬥導航衛星。根據係統建設總體規劃,2012年左右,係統將首先具備覆蓋亞太地區的定位、導航和授時以及短報文通信服務能力;2020年左右,建成覆蓋全球的北鬥衛星導航係統。
建設現狀
主要概況
衛星導航定位技術,是指利用在太空中的導航衛星對地麵、海洋和空間用戶進行導航定位的一種新興技術。與傳統的導航定位技術相比,衛星導航定位技術具有全時空、全天候、高精度、連續實時地提供導航、定位和授時的特點,已成為人類活動中普遍采用的一種主要導航定位技術。
美國和俄羅斯相繼在上世紀末期,建成了全球衛星導航係統GPS和GLONASS(格羅納斯),歐盟目前正在進行GALILEO(伽利略)係統建設,印度也大有奮起直追的潛能。
為了建立獨立自主的中國衛星導航定位係統,1994年國家批準北鬥衛星導航係統研製建設任務,2000年10月31日和2000年12月21日分別發射一顆試驗導航衛星,從而初步建成“北鬥導航”衛星雙星導航定位係統,標誌著我國衛星導航技術取得突破性進展,我國成為世界上第三個擁有自主衛星導航係統的國家。
中國情況
北鬥一號:區域覆蓋的導航能力
使用2顆衛星組建導航係統是美國吉奧星公司率先提出的,但美國和歐洲的公司在這方麵的研製均遭遇挫折,而中國卻首先實現了這項衛星導航定位的創新工程。
其基本原理是采用三球交會測量,利用兩顆位置已知的地球同步軌道衛星為兩球心,兩球心至用戶的距離為半徑作兩球麵,另一球麵是以地心為球心,以用戶所在點至地心的距離為半徑的球麵,三個球麵的交會點就是用戶位置。
這種導航定位方式與GPS、GLONESS所采用的被動式導航定位相比,雖然在覆蓋範圍、定位精度、容納用戶數量等方麵存在明顯的不足,但其成本低廉,係統組建周期短,同時可將導航定位、雙向數據通信和精密授時結合在一起,使係統不僅可全天候、全天時提供區域性有源導航定位,還能進行雙向數字報文通信和精密授時。
另外,當用戶提出申請或按預定間隔時間進行定位時,不僅用戶能知道自己的測定位置,而且其調度指揮或其他有關單位也可掌握用戶所在位置,因此特別適用於需要導航與移動數據通信相結合的用戶,如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等,而在救災行動中起作用顯現尤為明顯。
“北鬥一號”導航衛星選用東方紅三號衛星平台,總重約2300公斤,衛星設計使用壽命8年。衛星采用三軸穩定方式,由有效載荷(轉發器、天線)、電源、測控、姿態和軌道控製、推進、熱控、結構等分係統組成;衛星本體為2000mm1720mm2200mm的立方體箱形結構,分為服務艙、推進艙和載荷艙。
2000年10月31日,“北鬥導航”衛星01星發射,11月6日成功定點於140°E;2000年12月21日,“北鬥導航”衛星02星發射,12月26日成功定點於80°E。兩顆衛星順利完成在軌性能測試,性能參數滿足研製任務要求,利用兩顆衛星構成了雙星導航定位係統,為用戶提供導航定位服務。
2003年5月25日,“北鬥導航”衛星03星發射,6月3日成功定點於110.5°E,它將作為備份星使用。2007年2月3日成功發射的北鬥導航試驗衛星04星,是接替01星繼續服務的。也就是說,北鬥雙星導航定位係統由2顆靜止軌道導航試驗衛星和1顆在軌備份星以及地麵控製中心站(有2副天線)和“北鬥”用戶終端三部分組成。
已經投入運行的“北鬥一號”試驗衛星導航係統主要能為服務區域內的用戶提供全天候、實時定位服務,可在中國及周邊地區為單兵、車輛、艦船和飛機等用戶提供精度為20~100米的定位服務,通過它一次可傳送多達120個漢字的信息,其授時精度可達20納秒。
“北鬥一號”導航衛星雙星導航定位係統的建立,“快、好、省”的邁出了我國衛星導航係統重要的一步。該係統將導航定位、雙向通信和精密授時結合在一起,為公路交通、鐵路運輸、海上作業、森林防為、災害預報以及其他特殊行業提供高精度定位、授時和短報文通信等服務,取得了較好的應用成效。