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船海探索 | 科学夜空的“北极星”(终篇)——北斗卫星系统的服务性能

发布时间:2021-11-04 08:11 | 生效日期:
朋友们,介绍了北斗由来的建设历程后,接下来我们再来讲讲北斗卫星导航系统的服务性能。

 

 

朋友们,介绍了北斗由来的建设历程后,接下来我们再来讲讲北斗卫星导航系统的服务性能。

位置信息:北斗系统可向全球提供优于10米的定位服务,亚太地区定位精度达到5米。

速度信息:北斗系统提供的测速精度能力优于0.2/秒。

时间信息:北斗系统可为用户提供优于20纳秒的授时服务,在此基础上利用差分授时、双向比对等技术手段,可进一步提升授时精度。

北斗还有个特色功能,那就是短报文通信功能。他可以发短消息。可能很多人不理解,手机都有这个功能了,短报文通信有啥用?我们试想一下,如果你处在深山或者沙漠、又或者在孤岛上,手机没有网络,是不是叫天天不应叫地地不灵了。但是如果你有北斗短报文功能的手机,那你就不用怕了。

这里我想再举个例子,大家都看过《鲁宾逊漂流记》吧,如果一个人漂流到了孤岛上,怎么办?他只能在荒岛求生。如果我们用的是北斗系统,情况完全不一样了,我们既可以知道自己位置在哪里,而且还能把我们的位置发送到身处方圆几十公里、几百公里甚至千里之外的人。

也许很多人会问,北斗已经发射了这么多颗卫星,我们什么时候才能用上呢?又或者要怎么才能用上呢?事实上,北斗早已悄悄地进入了我们的生活。现在当你打开手机或者导航仪使用导航服务时,并不是仅仅接收GPS的卫星信号,而是北斗、GPS、格洛纳斯等卫星定位系统的融合信号。

北斗在一些应用中,包括导弹制导。在导弹的整个飞行过程中,卫星导航系统发挥了非常重要的作用,它是导弹的眼睛,引导远程导弹飞向目标、无人机、单兵指挥等。北斗的应用也服务在社会运行的相关应急救援、应急指挥等等。

 

 

 

朋友们喜欢的电话手表,藏着北斗卫星导航的应用,里面的很多芯片都是带北斗定位的。

 

 

 

应用于燃气行业的管网巡线系统的北斗精准服务,提高了管网建设、运营的管理能力和水平。

 

 

 

全国道路货运车辆公共监管与服务平台, 通常叫“两客一危”(旅游的包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品的道路专用车辆)的管理;还有环卫车辆实时在线监控管理。

 

 

 

北斗京东物流车应用无人机送快递,以后可能你网上下单,第二天无人机就把快递投递到你家了。

 

 

 

北斗农机自动驾驶应用(插秧、播种、收割等等,实现了24h作业,极大提高作业效率)。

 

 

 

北斗在泰国邮政和电子商务中的应用(服务于一带一路相关国家)等等

正如第一代北斗导航系统总设计师孙家栋院士说过:北斗的用处,只有想不到,没有用不到。

那么说了这么多,卫星导航是如何精确导航的呢?卫星导航的一个重要内容是时间测量,1纳秒(即十亿分之一秒)的时间误差将导致0.3米的距离误差,如此精密的时间测量只有原子钟才能做到。

 

 

 

原子钟堪称是导航卫星的“心脏”,也是研制难度最大、技术含量最高的关键载荷之一。北斗三代卫星使用的是氢原子钟,频率准确度由5×10-13提高到6×10-14(几百万年不差1s),相比二代卫星都提高了一个数量级,达到世界领先水平。

 

 

 

刚才讲了北斗计量涉及的一些概念,那么不同的领域需要我们进行不同的精准计量。首先是我们的测试保障系统需进行有效溯源,如微波暗室、高精度转台、卫星信号模拟器等,其次在时间服务领域需进行频率稳定度、授时精度的计量;在高精度定位领域进行差分定位精度、测向精度等计量。导航领域进行静态/动态定位精度、速度精度、航向精度等计量。

全球导航卫星系统(GNSS)测试暗室的原理与普通的微波暗室相似,都是屏蔽外边的电磁波信号,暗室里发射的信号照到墙上基本不会有反射。GNSS导航信号模拟器,有了这套东西可以模拟地球上任意一点天空的GNSS卫星情况,想发什么信号就发什么信号,想发哪个位置就发哪的,想动就动,想停就停,并且能够对被测设备的定位结果进行评估,给出权威的精度测试结果。

 

 

 

以中国船级社(CCS)为依托,经国家质检总局和认监委批准,成立的国家卫星导航与定位服务产品质量监督检验中心(上海),也是中国卫星导航定位应用管理中心公布的国家级北斗卫星导航产品质量检测机构。中心总体水平达到国际先进,是检测范围最全、综合实力最强的高端检测实验室之一。

CCS的帮助下,一批优秀企业研发、生产了一大批海事应用的北斗设备,北斗船载终端、北斗应急示位标等等已经装备我国的海船、内河船、渔船等。

最后我想说,当你仰望苍穹时,除了北斗七星外,还有几十颗北斗卫星在数万公里的高空中,让你得知自己身在何处,又去往何方。

 

供稿人:上海分社  倪智勇  李晨浩

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