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第41颗北斗导航卫星发射,它凭啥被称作“最强北斗”

科普小知识2021-12-31 01:52:12
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11月1日23时57分,中国利用长征三号乙在西昌卫星发射中心成功发射了第41颗北斗导航卫星。这是中国北斗三号系统的第17颗组网卫星,也是北斗三号系统的第一颗静止轨道卫星。

第41颗北斗导航卫星发射,它凭啥被称作“最强北斗”

石晓摄

北斗卫星导航系统总设计师杨长风表示,在与北斗二号短信业务完全兼容的基础上,卫星容量将增加10倍,用户机传输功率将降低10倍,容量将大幅提升。同时,它可以提供基于卫星的增强服务,这将按照国际民用航空标准实现更高的精度和更好的完整性导航。

记者从中国航天科技集团公司第五研究院——北斗的“大本营”获悉,作为北斗三号卫星导航系统的第一颗高轨卫星,该卫星绰号“鸡星”(GEO卫星的谐音),也被公认为北斗家族中“功能最强”的卫星。除了传统的导航卫星功能外,它还有许多独特的技能,具有广阔的应用前景和划时代的意义。

辅助自动驾驶的空间基站

“鸡星”的第一个噱头是从最近热的自动驾驶开始的。

为了自动驾驶,车辆必须实时准确地知道自己的位置。如果你仅仅依靠卫星导航和定位,会有几米甚至十几米的误差,汽车会在几分钟内开到路边。这需要在地面上建造一个参考站和“地基加固”,以消除定位误差。参考基准站必须实时“广播”卫星定位信息和实际位置之间的误差,以便周围的用户能够获得粗略和准确的定位信息。

然后问题出现了。一个基站只能覆盖周围几十公里。如果建设大量的基站,不仅要花费大量的资金,而且不能保证热点的完全覆盖。这时,“吉星”卫星精密单点定位服务将发挥明显的优势。

据中科院北斗三号卫星副总设计师刘天雄介绍,在地球静止轨道上工作的“幸运星”可以稳定地向地面广播导航差分和完整性增强信号。仅利用现有的北斗导航卫星地面站作为参考,获取各地的导航误差,然后通过“幸运星”向用户广播信号,实现动态分米级和后厘米级定位服务,足以满足汽车自动驾驶、船舶精确靠泊等场景。

让民航收到的信号更加可靠。

为民航用户提供卫星导航服务,并以卫星为基础进行增强,是“鸡星”的另一项能力。

与自动驾驶和精准农业等应用场景不同,民航对导航信号的完整性有着严格的要求。所谓“完整”是指给我的导航信号应该是可靠的,如果不可靠,也应该尽快告诉我。

公平地说,当飞机在航线上飞行时,导航信号偶尔会中断。然而,如果导航信号在飞机起飞和着陆时消失或偏离,误导飞行员操作,后果将不堪设想。“吉星”将通过两次频率请求发送符合国际民航组织标准的卫星增强型信号,进一步提高卫星导航定位精度,增强导航信号的完整性。如果导航信号出现问题,“幸运星”会通知用户在6秒内切换其他导航信号。

以前,只有美国和欧洲等少数国家和地区有能力向民用航空提供卫星增强服务。一旦“鸡星”提供这项服务,就意味着中国在卫星导航领域取得了重大突破,这将带来巨大的经济和社会效益,提升北斗导航系统的国际地位。

短信功能“短信”改为“微信”

第41颗北斗导航卫星发射,它凭啥被称作“最强北斗”

2008年汶川地震后,灾区的通讯设施遭到严重破坏。救援部队使用北斗短消息通信发送信息,并将灾情和位置报告给救灾救援指挥部。“知道我在哪里,你在哪里”的北斗导航和通信集成优势给所有应用方留下了深刻的印象。

十年后,北斗的短信通信功能已经广泛应用于各个行业,尤其是在保护中国渔民和维护国家海洋权益方面。

如今,“鸡星”不仅在导航信号上与北斗二号兼容,而且在短信通信功能上也有了新的突破。它一次可以发送1000多个字符,实现了从“短信”到“微信”的飞跃,足以一次清楚地说明紧急情况。它还支持发送图片,这将丰富应用场景。同时,“鸡星”的接收信号能力也大大增强,可以进一步小型化用户终端和连接手机号码,从而大大改善用户体验。

为了承载强大的功能,第五研究院为“鸡星”配备了东方红3B(导航)卫星平台,这是中国现役最大的卫星平台之一。然而,各种通信负载给整个卫星的电磁兼容性带来了巨大的挑战。刘天雄表示,该研究团队以高智能水平解决了这一问题,使“鸡星”卫星成为通信导航综合设计水平最高的卫星。此外,大型平台装载了充足的燃料和一系列的可靠性设计,也使北斗家族的“鸡星”设计寿命达到了一个新的高度。