北斗三号“亮”在哪儿?
11月5日,我国第三代导航卫星——北斗三号的首批组网卫星(2颗)以“一箭双星”的发射方式顺利升空。北斗三号的发射成功,标志着我国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。
那么,与北斗二号相比,实现了器件98%国产化的北斗三号,具有哪些亮点、采用了哪些新技术呢?
除了服务区域由区域覆盖扩大到全球覆盖外,与北斗二号相比,北斗三号在精度和可靠性上都有了很大的提高——其单星设计寿命由以前的8年提高到10~12年,并首次提出了“保证服务不间断”指标。
由于采用了新型的导航卫星专用平台,北斗三号中圆地球轨道卫星具有功率密度大、载荷承载比重高、设备产品布局灵活、功能拓展适应能力强等技术特点,可为系统后续功能和需求拓展提供更大的适应能力,将实现卫星导航系统的定位、授时和导航的服务业务,兼容天基数据传输、新业务载荷的在轨应用,能作为天基数据传输网络的广播节点。
北斗三号地球静止轨道卫星与倾斜地球同步轨道卫星采用大型卫星平台,它能集成多种载荷,兼容实现天基增强、可动点波束功率增强、短报文通信与位置报告等系统,成为天基数据传输网络的中心节点。
北斗三号的一大特色是,首次配备相控阵星间链路(在卫星之间搭建的通信测量链路),解决了境外监测卫星的难题,实现了对运行在境外的卫星进行监测、注入功能,并可实现卫星之间的双向精密测距和通信,从而能够进行多星测量,自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统,大大减少对地面站的依赖,提高整个系统的定位和服务精度。
众所周知,导航卫星上的原子钟性能对整个卫星导航系统的性能有重要影响。北斗三号采用了我国新型高精度铷原子钟和氢原子钟,与北斗二号采用的原子钟相比,在产品体积、重量方面有了大幅降低,使每天的频率稳定度提高了10倍,综合指标达到国际领先水平。其上的氢原子钟精度,则比北斗二号的星载铷原子钟提高了一个数量级——原子钟技术的进步,直接推动了“北斗”卫星导航系统的定位精度由10米量级向米级跨越,测速和授时精度同步提高一个量级。
再者,北斗三号进一步提升了连续性、稳定性和可用性的指标,采用多项新技术提高了卫星的抗干扰能力,非计划中断指标为每年0.4次,达到国际先进水平。它采用的多重可靠性“加固”措施,可最大限度地增强系统的保险系数。比如,系统建成后运行卫星数量大于服务必需卫星数,即卫星有备份;配备了多台铷原子钟,形成“双保险”一起提供服务;采用软件冗余、故障自我诊断和故障自我修复等多项措施,可保证系统可靠性。
北斗三号在世界上首次实现了卫星的在轨自主完好性监测功能,这一功能对民航、自驾等生命安全领域用户来说,具有极强的实用价值。北斗三号还能提升用户体验,比如增加了性能更优的互操作信号,即与世界其他卫星导航系统兼容性更好的信号B1C和B2a信号;全新的导航信号体制和强大的在轨重构功能,为用户在终端接收多个信号、进行多种选择奠定了基础。(萧岱)



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