今年初，第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射打響了我國航天“十二五”宇航發(fā)射第一戰(zhàn)，至此，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本系統(tǒng)建設(shè)完成。經(jīng)過半年多的在軌驗(yàn)證和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前已經(jīng)具備了向我國大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的能力，達(dá)到了進(jìn)入試運(yùn)行階段的條件和水平。
而今年7月和12月陸續(xù)在傾斜地球軌道上安家的兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也已經(jīng)相繼加入到組網(wǎng)隊(duì)伍中來。它們的“入盟”，連同去年連續(xù)發(fā)射成功的五顆組網(wǎng)衛(wèi)星，在很大程度上改善了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段的星座構(gòu)型，極大提高了系統(tǒng)服務(wù)區(qū)的覆蓋能力，提高了北斗區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ坏倪B續(xù)性、可靠性和穩(wěn)定性。
兩年八星密集組網(wǎng)
北斗區(qū)域?qū)Ш交鞠到y(tǒng)建設(shè)完成
隨著第十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也就是北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的第五顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星、密集發(fā)射的第八顆組網(wǎng)衛(wèi)星的精確入軌，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的功能和優(yōu)勢正日益凸顯，導(dǎo)航的精度及其定位的連續(xù)性、可靠性、穩(wěn)定性都在逐步增強(qiáng)。
按照“三步走”的戰(zhàn)略部署，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入第二步的系統(tǒng)建設(shè)階段。在這一步的實(shí)施過程中，系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從“2+1”到“3+3”的跨越，并向著更加完備的星座組網(wǎng)和系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)加速邁進(jìn)。
在去年和今年實(shí)現(xiàn)加速組網(wǎng)的八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星中，前兩顆發(fā)射的是靜止軌道衛(wèi)星，第三顆則是傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，也就構(gòu)成了“2+1”這一最簡系統(tǒng)的星座格局。
“其實(shí)，前三顆組網(wǎng)衛(wèi)星構(gòu)成的最簡系統(tǒng)從導(dǎo)航的意義上說，并不能起到明顯作用，但為什么要先組這么一個(gè)網(wǎng)呢？”北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總師孫家棟院士解釋說，“它主要還是用來作試驗(yàn)，驗(yàn)證導(dǎo)航信號(hào)的準(zhǔn)確性、方案設(shè)計(jì)的合理性和技術(shù)條件的允許性等方面內(nèi)容，以便指導(dǎo)我們進(jìn)行適時(shí)調(diào)整和改進(jìn)，促進(jìn)后期組網(wǎng)工作有效開展。”
而后連續(xù)發(fā)射的三顆組網(wǎng)衛(wèi)星分別是一顆靜止軌道衛(wèi)星和兩顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，則是按照“3+3”的規(guī)劃逐步實(shí)施的，也就是要在之前“2+1”的基礎(chǔ)上形成三顆靜止軌道衛(wèi)星和三顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的星座格局。
“這種‘3+3’星座格局的形成，標(biāo)志著北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本系統(tǒng)建設(shè)完成?！睂O家棟進(jìn)一步解釋說，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航基本系統(tǒng)的建成，意味著我國乃至周邊地區(qū)的任何一點(diǎn)，在任何時(shí)間內(nèi)，都能夠看到‘3+1’顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也就能夠保證實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。
而伴隨著第九顆和第十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功入軌，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組網(wǎng)成員在短短不到兩年的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)充到八顆之多，極大地提高了區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航基本系統(tǒng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性，也為整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)專項(xiàng)管理辦公室主任冉承其介紹，我國將在2012年發(fā)射六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，并最終完成北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，為亞太地區(qū)提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航服務(wù)。
導(dǎo)航服務(wù)嘗試運(yùn)行
北斗系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)入新的發(fā)展階段
冉承其介紹說，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成了“3+3”的基本系統(tǒng)，也就可以保證整個(gè)系統(tǒng)能夠提供連續(xù)的導(dǎo)航服務(wù)；同時(shí)，用戶系統(tǒng)和地面的應(yīng)用終端也具備了基本的應(yīng)用條件。綜合以上兩點(diǎn)，從理論上說，在今年年初我國北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航基本系統(tǒng)建成的時(shí)候，這一系統(tǒng)也就具備了向我國大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的條件。
但導(dǎo)航不單要靠天上的空間星座，還要靠地面系統(tǒng)強(qiáng)有力的支持，需要天地有機(jī)配合，協(xié)調(diào)一致。也正因?yàn)槿绱耍@一基本系統(tǒng)建成后，又經(jīng)過了半年多的時(shí)間進(jìn)行星地組網(wǎng)和連調(diào)測試，才進(jìn)一步具備了提供真正意義上的導(dǎo)航服務(wù)的功能。
從初步的測試數(shù)據(jù)來看，隨著北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本系統(tǒng)的建成和后續(xù)組網(wǎng)衛(wèi)星的不斷補(bǔ)充完善，目前，北斗的定位精度已經(jīng)可以達(dá)到20米左右，在我國境內(nèi)的部分主要地區(qū)甚至可以達(dá)到10米。
而這一定位精度，對于生活在我國境內(nèi)的人群而言，完全可以滿足日?；旧畹膶?dǎo)航需要，也可以說，北斗系統(tǒng)目前所能提供的日常導(dǎo)航服務(wù)的使用性能與GPS相差不大。
“今年年底前，我國及周邊部分地區(qū)就可以接收到北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的連續(xù)無源定位、導(dǎo)航、授時(shí)試運(yùn)行服務(wù)?！比匠衅浔硎荆@一服務(wù)可以滿足交通運(yùn)輸、漁業(yè)、林業(yè)、氣象、電信、水利、測繪等行業(yè)以及大眾用戶的應(yīng)用需求。
“這就如同一輛車，現(xiàn)在車輛的最簡配置已經(jīng)有了，完全可以上路行駛，但要進(jìn)一步追求車內(nèi)的豪華配置或是滿足更高要求的安全性和可靠性，就需要進(jìn)一步發(fā)展和完善?！比匠衅溆蒙鷦?dòng)的比喻來形容北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航基本系統(tǒng)所處的發(fā)展階段和狀態(tài)。
明年年底前，我國還將陸續(xù)發(fā)射六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，在目前“3+5”的基礎(chǔ)上補(bǔ)充兩顆靜止軌道衛(wèi)星和四顆中圓軌道衛(wèi)星，形成“5+5+4”的星座格局，通過星座結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)和備份，提高整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成以后，在亞太地區(qū)的導(dǎo)航精度將與GPS相當(dāng)或略有差距，除非特別專業(yè)的導(dǎo)航要求和應(yīng)用，一般用戶在使用方面不會(huì)有明顯的感覺。等到2020年左右北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成之后，北斗系統(tǒng)所提供的定位精度在全球范圍內(nèi)將與GPS相抗衡，而在增強(qiáng)區(qū)域也就是亞太地區(qū)，北斗的精度甚至?xí)^GPS。
北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)效果圖
自主導(dǎo)航：目標(biāo)明確 方案先進(jìn)
北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)在全球衛(wèi)星導(dǎo)航史上具有特殊的意義。
無論是美國的GPS、俄羅斯的“格洛納斯”還是歐洲的“伽利略”，都是一步建成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。而北斗的特色就在于，它先解決了有無的問題，即建立了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)；第二步再建設(shè)一個(gè)與GPS、“格洛納斯”和“伽利略”一樣的導(dǎo)航體系，只不過這個(gè)體系的覆蓋區(qū)域是中國及周邊地區(qū)而不是全球；第三步再通過將近十年的時(shí)間，建設(shè)一個(gè)可以與當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)功能相媲美的、全球覆蓋的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)專項(xiàng)管理辦公室技術(shù)部副主任郭樹人介紹說，除此之外，北斗還有其與生俱來的優(yōu)勢。
一個(gè)就是北斗所特有的短報(bào)文功能。郭樹人以漁業(yè)、運(yùn)輸業(yè)的管理為例，向記者講解了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所獨(dú)具的短報(bào)文功能的優(yōu)勢所在?！袄肎PS，每條漁船、每輛車輛都能夠知道自己的具體方位；而利用北斗，除了讓漁船和車輛實(shí)現(xiàn)自我定位之外，還能將信息統(tǒng)一收集和回收到管理中心，在那里的大屏幕上就可以一目了然地知道所有漁船或車輛都分布在什么地方?！?BR>
北斗在軌道設(shè)計(jì)方面的特色和優(yōu)勢，在世界導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)中也是獨(dú)一無二的。
美國GPS基于六個(gè)軌道面設(shè)計(jì)，每個(gè)軌道面分布四顆衛(wèi)星；俄羅斯則考慮到三個(gè)軌道面的設(shè)計(jì)對于高緯度地區(qū)的覆蓋效果好，而選取了三個(gè)軌道面的設(shè)計(jì)，每個(gè)軌道面分布八顆衛(wèi)星。
通過后來的實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，三個(gè)軌道面的設(shè)計(jì)在全球的導(dǎo)航定位性能也都很好，所以后來歐洲的“伽利略”也采用了這一設(shè)計(jì)。
北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)在綜合了諸多有益經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也將中圓軌道確定為三個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面分布八顆衛(wèi)星。
除此之外，為了提高區(qū)域覆蓋性能，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還將保留在區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的地球同步靜止軌道和傾斜地球同步軌道相組合的軌道設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)相較于中圓軌道的導(dǎo)航性能來講，在實(shí)現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш礁采w和提升區(qū)域?qū)Ш骄确矫?，能夠用更少的衛(wèi)星達(dá)到更好的導(dǎo)航性能和效果，是最經(jīng)濟(jì)、最簡單、最實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。
無論是美國的GPS、俄羅斯的“格洛納斯”還是歐洲的“伽利略”，都只有一種軌道設(shè)計(jì)，即中圓軌道設(shè)計(jì)，只不過區(qū)別在選取三個(gè)軌道面還是六個(gè)軌道面上。而我國的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則集中了三種軌道設(shè)計(jì)——地球同步靜止軌道、傾斜地球同步軌道和中圓軌道，在保留中圓軌道三個(gè)軌道面設(shè)計(jì)長處的基礎(chǔ)上，集納了多種軌道設(shè)計(jì)的優(yōu)勢于一身，是世界導(dǎo)航系統(tǒng)的首創(chuàng)。（劉斐）
來源：中國航天報(bào)
