北斗三號全球系統核心星座建成意味著什麼

12月16日，我國以“一箭雙星”方式成功發射第52、53顆北斗導航衛星。至此，北斗三號全球系統所有中圓地球軌道衛星全部發射完畢，標誌著北斗三號全球系統核心星座部署完成。那麼，核心星座的建成意味著什麼？北斗為何用3種軌道衛星組成混合導航星座？對人們的生活有什麼影響？為此，記者採訪了北斗系統相關專家。

 

由區域向全球發展

 

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

 

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

 

航天科技集團五院北斗三號衛星總設計師王平介紹，地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星由於運行週期與地球自轉週期相同，軌道週期均為24小時左右，從地面上看，衛星的位置是基本固定的，因此這兩種衛星主要用來提供固定區域的導航服務。

 

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

 

從2017年11月5日北斗三號首批兩顆組網衛星順利升空，到2019年12月16日北斗三號全球系統核心星座部署完成，在工程7大系統、300多家參研參建單位、10萬餘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。此次發射成功的兩顆衛星，標誌著我國衛星導航系統由區域向全球發展。

 

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

 

“三步走戰略”適合國情

 

相對於其他國家的導航衛星，北斗最大特點就是由3種軌道組成。據了解，美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略均採用了單一中圓地球軌道衛星星座。

 

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

 

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

 

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

 

“這種技術體制可以高效構建區域系統，兼顧拓展全球系統。”當北斗二號“升級”為北斗三號，開啟全球組網征程後，中圓地球軌道衛星躍升為“主力”，而此時的地球靜止軌道衛星和傾斜地球同步軌道衛星，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，通過混合星座展現獨特優勢，在信號體制、技術體制和服務功能幾個方面保持領先水準。採用高中低三種軌道混合星座佈局的北斗，抗遮擋能力強。”楊長風表示，北斗系統目前已經達到動態分米級、靜態釐米級水準，並保持完好性。在實現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。現在，北斗已在交通、農業、減災等行業得到廣泛應用，影響著人們生活的方方面面。

 

交通運輸領域是北斗規模化應用的重點區域。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。

 

北斗導航使農業更“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星發送的災害預警播報信息，一旦洪澇、冰雪、地震等重大突發自然災害發生，電信、供電系統出現中斷，災情信息員可以第一時間借助這套系統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督；智慧養老裝上戶外北斗衛星導航系統救助警報器；利用基於北斗的物聯網信息系統，全程監管廢棄油脂；利用北斗將除雪鏟冰車的運作軌跡全監控，實現高效掃雪等。楊長風表示，隨著未來北斗系統的組網進度不斷加快，北斗還將進一步與互聯網、物聯網、5G、大數據等深度融合，更好地服務全人類。