版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

全球无源定位服务:北斗完成全球组网

科普江苏
传播科学知识,弘扬科学精神
收藏

2020年6月23日,随着北斗三号计划中的最后一颗卫星成功升空,北斗卫星导航系统正式完成对全球的覆盖,开始为全球用户提供定位、导航、授时服务。 一路走来,北斗卫星导航系统在十余年间完成高效组网。作为“后起之秀”的它还有不少让诸前辈“汗颜”的独门秘法。我们完全可以说,北斗卫星导航系统前途光明,未来可期。

按照“三步走”的发展战略,北斗卫星导航系统遵循“先区域、后全球,先有源、后无源”的总体发展思路分步实施,形成突出区域、面向全球、富有特色的北斗系统发展之路。1994年,北斗试验系统扬帆起航,并于2003年在中国及周边地区形成区域有源定位和短报文通信服务能力,此为北斗迈出的第一步;2004年,北斗系统正式开建,并于2012年形成区域无源定位服务能力,开始在亚太地区正式提供相关服务,此为北斗迈出的第二步;第三步始于2009年,主要任务是持续发展完善北斗系统,并在2020年形成全球无源服务能力。

作为导航系统中的后起之秀,与前辈相比,北斗卫星导航系统实现了不少新功能、新突破,这些先进、便利的服务已经受到诸多使用者的广泛好评。

北斗卫星导航系统最具特色的服务首推短 报文功能,进行短报文通信是北斗卫星导航系统在实际中的一个主要应用。支持北斗卫星导航系统的用户终端具有一个特定的双向报短文通信功能。该功能可以让用户一次传送几十个汉字的短报文信息,同时还能播报自己的位置,极大地缩短了信息传送所消耗的时间。短报文是其他导航系统无法做到的“绝活”。

该系统的受益者之一就是渔民,通过短报 文,出海在外的渔民可以及时向家中报平安,也可以在上岸前告知买家自己的收获如何,提前谈好价格,避免由于临时寻找买家而使渔获变质。

北斗的第二个“绝活”是以极高的精度和“地基增强”技术管控“两客一危”车辆。“两客一危”是指从事三类以上道路班线客运、旅行包车、危险货物运输业务的车辆,国家规定此类车辆必须安装电子定位装置,并将运行信息及时接入全国的联网联控系统中。由于通用GPS系统的定位精度偏低,这类需要严格管控的车辆以前还有逃脱监管的可能,但北斗卫星导航系统的地基增强技术将让 “两客一危”车辆始终处于严密管控之中。

所谓“地基增强”,是指将北斗的天基系统和地基系统(如地面的电线杆、固定的建筑等)相结合,从而极大地提高定位精度的技术。现在,北斗系统的定位精度能够在定位对象的速度高达80千米每秒时达到误差2厘米,远高于GPS系 统。这就意味着大货车再也不敢长期占用超车道了,因为车道的宽度相比于2厘米实在是太大了,违章行为将被非常清晰地界定出来。相比而言,GPS定位精度是10米,无法区分车道,大货车占用超车道自然有恃无恐。同样,给孩子戴的定位手表会更加精准和灵敏,定位信息不再是“在某地附近”,甚至精确到孩子站在哪块地板砖上。此外,使用该功能还可以进行驾照考试的检测,无须工作人员参与,即可知道考生的操作,车辆任何细微的位置变化都不会逃脱它的“法眼”。

北斗还可以进行微小形变的监测,精度可以达到动态检测厘米级(即检测一个动的物体,得到的尺寸和真实的尺寸偏差约有几厘米)、静态检测毫米级(即检测一个静止的物体,得到的尺寸和真实的尺寸偏差仅几毫米),远高于GPS的测量精度。

基于北斗高精度定位的驾考系统

星间链路也是我国自主研制的北斗三号全球组网卫星突出的亮点之一,它的存在极大地提高了卫星独立运转的能力。通俗点说,星间链路就像是一个卫星们的“微信群”,卫星能够通过星载设备进行相互之间的测量和通信,彼此实时地共享位置,大家“口耳相传”,很快就能知道所有卫星相对自己的位置。

如何看待北斗系统在各大导航系统中的定位

全世界的卫星定位导航系统一共有4个,分别是美国的GPS、欧洲的GALILEO、俄罗斯的GLONASS和中国的北斗(BeiDou)。其中,GPS起步最早,建成并投入使用最早,之后是俄罗斯的GLONASS和中国的北斗。而欧洲的GALILEO仍在建设过程中,同时问题和故障频出。

就目前而言,我国的北斗卫星导航系统的整体性能已经非常优秀,其综合性能应位列世界第二,仅次于GPS。与GPS不同,北斗不追求对全球进行高精度的监测, 而是只针对亚太地区和美国。我们的思路是为了确保自己的安全,而非充当“世界 警察”的角色。所以,就亚太地区尤其是中国及周边地区而言,北斗的精度将超过GPS0但对全球而言,北斗的性能还有很大的推广和成长空间。

内容资源由项目单位提供