中国北斗系统步入“全球组网时代” 性能不输GPS

　　原标题： 中国北斗步入“全球组网时代”！性能不输GPS！ 

　　属于中国人自己的全球卫星导航系统——“北斗”终于要来了！

　　就在11月5日晚上！19时45分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十四、二十五颗北斗导航卫星，这也是我国首次发射的北斗三号组网卫星，正式开启了北斗导航卫星系统的“全球组网”时代。

　　提及全球卫星导航系统，人们最熟悉的莫过于美国的GPS，而北斗全球卫星导航系统，则是我国科技领域中长期发展规划的16项重大专项之一。在此之前，我国已先后发射多颗北斗一号、北斗二号卫星，前者向中国提供服务，后者向亚太地区提供服务——这些也让我国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

　　如今，首次发射的北斗三号卫星则是向全球提供服务。

　　性能与GPS媲美，可满足共享单车电子围栏的需求

　　随之而来的是几个疑问：作为给全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施，中国的全球卫星导航系统一旦建成，

　　其性能究竟如何，能否和GPS一决高下？

　　其寿命又几何，能否供人类连续可靠地使用？

　　此外，其兼容性如何，能否让人们在包括GPS、北斗在内的多个导航系统之间顺利切换？

　　按照中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军的说法，北斗三号性能在北斗二号的基础上，提升了1至2倍的定位精度，达到2.5米-5米的水平，建成后的北斗全球导航系统将为民用用户免费提供约10米精度的定位服务、0.2米/秒的测速服务。

　　“这样的精度，将与美国GPS相媲美”，谢军说。

　　他举了个形象的例子：当前人们使用的共享单车，就可以用高精度定位功能提供“电子围栏”技术进行管理。

　　此外，北斗三号导航系统以其高精度定位的优势，还可以向用户提供精密测量测绘数据，谢军说，“测量地震后建筑物的下沉变化等，几毫米的下沉，都逃不过北斗的法眼”。

　　谢军告诉记者，早在北斗二号正式提供“亚太区域”导航服务前，我国就开始了北斗三号“全球范围”导航系统的论证研制工作，并在设计之初，就把目标放在尚未发射的第三代GPS导航卫星，以及欧洲伽利略导航系统的设计指标上。

　　值得一提的是，如今已经在轨运行的北斗导航卫星，分布在中圆轨道、地球静止轨道和同步倾斜地球轨道上。

　　昨天发射的北斗三号卫星，就分布在中圆轨道，在这里的卫星可以“游走”全球，这也是GPS等卫星导航系统使用的通用轨道。

　　谢军说，地球静止轨道一般是通信卫星使用，也因此，运行于该轨道的北斗卫星还可以发挥通信功能，具有短报文等特色功能。

　　“如果说GPS只能告诉用户什么时间、在什么地方，北斗系统还可以将用户的位置信息发送出去，让其他人可以知道用户的情况，这在一定程度上解决了‘何人、何事、何地’的问题”，谢军说。

　　而这，正是中国北斗卫星导航系统的一大特色，谢军说，靠北斗一个终端，就可以导航、通信兼备。 

　　寿命10年以上，每一次导航至少4颗北斗提供服务

　　当然，是设备就有“当机”的时候。

　　如果GPS系统发生故障，就好比我们被人蒙住了双眼，无法前行——这也是我国决定建设北斗导航全球定位系统的一个重要原因。

　　中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说，就像停水停电影响城市生活一样，卫星导航服务一旦中断，国家和社会的正常运行会受到很大的影响，因此，对卫星导航的可靠性、连续性提出了苛刻设计的要求。

　　迟军说，北斗三号卫星的设计寿命达到10年以上，这是国际导航卫星的先进水平，如此为卫星在轨服务的连续性、可靠性和稳定性提供了基础保证。

　　按照他的说法，作为一个系统工程，用户每一次享受到北斗系统的服务，都必须保证有至少4颗卫星提供服务。

　　此外，北斗又是一个全球覆盖的系统，至少需要有20余颗卫星同时提供稳定服务，这一特点决定了北斗系统对质量可靠性要求比单星更高，对产品可靠性的要求更苛刻。毕竟，北斗系统的最终使用者是成千上万的普通用户。 

　　迟军说，也因此，北斗三号在卫星元器件的选择上，设置了更高的门槛，其次，卫星具有自主修复功能，采取了多种软件、硬件措施保证服务不中断，这些措施都将为大幅提高卫星的可靠性提供保证。 

　　中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平也提到，北斗卫星全球导航系统采用多重可靠性“加固”措施，希望在最大限度上增强系统的保险系数——

　　比如，系统建成后，“运行卫星数量大于服务必需卫星数”，即卫星有冗余；再如，每颗卫星都配备了多台铷原子钟，形成“双保险”一起提供服务，即单机双备份。

　　迟军以北斗二号为例，2012年北斗二号系统正式对亚太地区提供服务，从运行的连续性、定位的精准性和系统的可用性来看，系统运行状态良好。据他透露，“北斗全球系统非计划中断指标为每年0.4次，这也达到了国际先进水平”。

　　不回避和其他卫星导航系统“竞争”问题，为用户提供兼容选择

　　当然，在北斗系统迅速建设的同时，有一个问题无法回避，那就是该如何看待北斗和其他卫星导航系统的关系？

　　放眼全球，包括美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS以及中国北斗在内的世界四大卫星导航系统，争奇斗艳。

　　迟军说，我国在启动北斗导航系统建设之初就给予了回答，即“中国的北斗，世界的北斗”——它不仅为中国人民，同样也要为世界人民做出贡献。

　　这并非虚言，他说，北斗要与其他卫星导航系统相互兼容。具体到技术层面，即通过北斗兼容互操作技术，为用户能在终端上接收多个信号提供了基础，这就给用户提供多种选择。

　　“北斗导航系统兼容、互操作的便利性将保证全球用户利益的最大化。”迟军说。

　　按照他的说法，一旦GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等系统都完全建成，全世界的导航卫星将达到100颗以上，这也就意味着全球用户可以接收到更多的可用卫星信号，实现各大系统兼容，将对全球用户产生极大的好处。

　　他还提到，加强与其他卫星导航系统间的沟通，推动卫星导航技术的兼容性应用，是发展卫星导航系统的重要课题。目前，我国正向航天强国迈进，我国北斗导航卫星系统将以面向全球、造福全人类的姿态，为祖国、为世界建设精品工程。

　　中国北斗的宽广胸怀已经敞开，等待着世界的接纳。

“箭在弦上”的北斗三号。

　　另值得一提的是，从此次任务起，我国迎来新一轮北斗组网卫星高密度发射。

　　根据发射计划：

　　在2018年底前，将发射18颗北斗三号组网卫星，覆盖“一带一路”沿线国家；

　　到2020年，完成30多颗组网卫星发射，届时将实现全球服务能力。

　　文字：邱晨辉、庞丹、杨欣、陈飚。图片：杨志远、谢奇勇。视频来源于航天科技集团，GIF图由来点科学微信公号转制。微信编辑：邱晨辉。

责任编辑：霍宇昂