北斗導航吉星三大絕技服務國計民生

2018年11月1日，由中國航天科技集團有限公司五院總體部抓總研制的第41顆北斗導航衛(wèi)星，即第17顆北斗三號衛(wèi)星發(fā)射成功。這是北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星的首發(fā)星，具有強大的功能，因此獲得了“智多星”和“吉星”（GEO軌道導航衛(wèi)星的諧音）的昵稱。 作為北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)的高軌首發(fā)星，吉星除了具備傳統(tǒng)導航衛(wèi)星的功能外，還懷有多項絕技，具有廣闊的應用前景與劃時代的意義，是我國作為負責任的航天大國的重要標志之一。 ▲ 長征三號乙運載火箭托舉第41顆北斗導航衛(wèi)星升空 　　

有了它，自動駕駛范圍廣 吉星的第一項絕技，要從最近很熱的自動駕駛說起。 要想實現(xiàn)自動駕駛，車輛必須實時、精準地“知道”自己的位置，否則沒人敢讓它開進車水馬龍的公路。使用普通的衛(wèi)星導航定位，會有幾米甚至十幾米的誤差，遠達不到上路行駛的要求，這就需要在地面建設基準參考站，進行“地基增強”以消除定位誤差。基準參考站不會跑，精確位置早知道，只要基準參考站把自己的衛(wèi)星定位信息和實際位置間的誤差實時“廣播”，周邊的用戶就能據此去粗取精，獲得精密定位信息。 可問題又來了，一座基站只能覆蓋周圍幾十公里的地方。靠大量建設基站來實現(xiàn)精準定位，不僅耗資巨大，還無法實現(xiàn)熱點地區(qū)的全覆蓋。坐著自動駕駛汽車開出“定位服務區(qū)”？想想都可怕。這時候，吉星的衛(wèi)星精密單點定位業(yè)務優(yōu)勢就很明顯了。 吉星副總設計師劉天雄介紹，“在天上‘靜止’的吉星，可以像其他通信衛(wèi)星那樣，向地面穩(wěn)定地廣播導航差分和完好性增強信號。這樣一來，只需以全國已有的北斗導航衛(wèi)星地面站為參考，得出各地定位誤差，再通過吉星播發(fā)精密單點定位信號告知用戶，即可實現(xiàn)動態(tài)分米級、事后厘米級的定位服務，足夠汽車自動駕駛、船舶精準停泊等場景使用，還省下了大規(guī)模建設基站的費用?！?說到省錢，現(xiàn)在最需要吉星精密單點定位服務來降低成本的，還是農業(yè)?！霸谖覈鴸|北、新疆的許多農場，大規(guī)模機械化精準農業(yè)還靠國外的星鏈導航系統(tǒng)（Star Fire）來提供高精度定位服務，不僅每年要為每臺農機上的終端支付上千美元服務費，還有可能因終端‘后門’泄露農業(yè)數據而威脅我國糧食安全。”劉天雄介紹，在吉星陸續(xù)上天、運營后，更多農場精準作業(yè)會用北斗終端，靠譜又省錢，未來甚至可能改變當前日出而作、日落而息的傳統(tǒng)生產方式，實現(xiàn)全天候、全天時農業(yè)作業(yè)，支撐農業(yè)強國建設。 　　

有了它，航班起降更安全 吉星的另一項絕技，是面向民航等高端用戶的衛(wèi)星導航服務星基增強（Satelite- d Augmentation System, SBAS）。 與自動駕駛、精準農業(yè)等應用場景不同，民航對導航信號完好性有嚴苛的要求。完好性，簡單地說，就是給我的導航信號要靠譜，萬一不靠譜也要盡早告訴我。航班在航路上飛行時，導航信號偶爾出現(xiàn)中斷并無大礙；可如果在飛機起飛和降落過程中，導航信號消失或出現(xiàn)偏差誤導飛行員起降操作，那可不得了。 “吉星會通過兩個頻點播發(fā)符合國際民航組織標準的星基增強信號，其中包含星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息，進一步提升衛(wèi)星系統(tǒng)定位精度，同時增強導航信號的完好性?！奔强傮w主任設計師潘宇倩介紹，“萬一導航信號出現(xiàn)問題，吉星也會在6秒的安全時間內通知用戶，切換其他導航信號?！?此前，只有美國、歐洲等極少數國家、地區(qū)具備向民航提供星基增強業(yè)務的能力。吉星面向民航等用戶的星基增強業(yè)務，標志著我國在衛(wèi)星導航領域又取得了新的重大突破，將為國內外民航用戶提供花費更低、可用性更高的導航服務，帶來巨大的經濟和社會效益，提升了北斗導航系統(tǒng)的國際地位，體現(xiàn)著我國的大國擔當。 　　有了它，應急短信足夠量 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用第一次為人們所廣泛關注，是在汶川地震救援中。當時，地面通信設施遭到嚴重破壞，救援部隊利用北斗短報文通信發(fā)出了第一條來自災區(qū)的信息，將災情和受災位置準確地報告給救災搶險指揮部。中國北斗“既知道我在哪、又知道你在哪”的“導航、通信一體化”設計方案，為災民搶出一線生機，也給各應用方留下了深刻印象。 10年過去，北斗短報文通信功能已廣泛應用到交通、電力等各行業(yè)，特別是在保護我國漁民、維護國家海洋權益上，發(fā)揮著重要作用。 如今，吉星不僅在導航信號上兼容北斗二號、為傳統(tǒng)用戶提供一如既往的導航服務，在短報文通信功能上也有了新突破，通信能力提升10倍，單次可發(fā)送1000多個中文字符，實現(xiàn)了從“短信”到“長短信”的跨越，足以將突發(fā)情況的情節(jié)一次性說清楚；它還可發(fā)送圖片等信息，應用場景將更為豐富。 潘宇倩介紹，吉星的接收信號能力也大幅增強，使用戶終端的發(fā)射功率降低10倍，用戶終端實現(xiàn)了小型化，并可以與當前11位手機號碼互聯(lián)，大大提高了用戶體驗。 　　

有了它，中國北斗不一樣 要承載強大的功能，強大的衛(wèi)星平臺必不可少。吉星采用由航天科技集團五院研制的東方紅三B（導航）衛(wèi)星平臺，是我國現(xiàn)役規(guī)模較大的衛(wèi)星平臺之一。而寬敞的載荷空間，又有一半留給各種通信載荷，這給整星的電磁兼容（EMC）帶來極大的挑戰(zhàn)?！凹菆F隊團結協(xié)作，集智攻關，高水平地解決了電磁兼容難題，使吉星成為‘導航、通信一體化’計水平最高的衛(wèi)星?！眲⑻煨壅f。 同時，大平臺還能裝載更多燃料。地球同步軌道資源猶如國土資源，一點都不能少?！俺渥愕娜剂峡梢员ＷC衛(wèi)星’穩(wěn)坐’靜止軌道位置，”吉星總設計師陳忠貴介紹，“再加上嚴格優(yōu)選元器件、提升單機與整星抗輻照能力、優(yōu)化衛(wèi)星熱控等措施，使得衛(wèi)星的設計壽命創(chuàng)我國導航衛(wèi)星新高。” “老一輩航天人利用地球同步軌道衛(wèi)星成功開展‘雙星定位’試驗，驗證了屬于中國的導航創(chuàng)想；北斗一號雙星定位衛(wèi)星陸續(xù)上天，正式開啟中國特色‘導航、通信一體化’實踐?！北倍啡柟こ谈笨傇O計師、北斗三號衛(wèi)星首席總設計師謝軍說，“如今，新一代北斗人將在黨的十九大提出的‘建設航天強國’的號召下，繼承前輩創(chuàng)造的北斗精神與北斗創(chuàng)想，續(xù)寫中國衛(wèi)星導航事業(yè)的新輝煌?！?/p>