科技之光|北斗系统:“天罗地网”走向星辰大海

[作者:王铭俊] [来源:湖南日报·新湖南客户端] 2021-09-16 22:37:05

湖南日报·新湖南客户端记者 王铭俊 通讯员 查清霞

引子

9月16日,首届北斗规模应用国际峰会在长沙开幕。这是北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来,我国举办的以“北斗规模应用”为主题的首个重大国际性活动。

北斗七星自古就是中国人辨明方向、把握时间的标志。当中国科学家开始研制自己的卫星导航系统时,便以“北斗”这一传统文化中寓意光明和方向的星座命名。

经过20多年的努力,到了2020年,北斗三号全球卫星导航系统正式开通。它是由空间段、地面段、用户段的工作卫星、40多个地面站、成千上万的用户终端等一起织就的一张“天罗地网”。

空间段由若干“站得高、覆盖广”的地球静止轨道卫星、“爱漫步、走‘8’字 ”的倾斜地球同步轨道卫星和“全球转、动得快”的中圆地球轨道卫星组成。北斗人称这3种卫星为“北斗三兄弟”。

北斗卫星、地面控制中心、用户接收机相互协作,为全球用户提供着高质量的定位导航授时服务。首先,北斗卫星发射信号告诉用户卫星当前的位置和时间,用户接收到4颗以上卫星信号后,可同步获得从用户到卫星的距离信息。基于距离信息、卫星的位置和时间信息,就能计算出用户自身的位置。这就是北斗基本的定位过程,用户一般可实现米级的定位精度。

北斗三号导航系统由数十颗卫星组成,它们所提供的数据都需要地面站接收处理,那么卫星运行到地面站无法观测的地方是如何工作的呢?北斗三号系统中采用了一套其他导航卫星所不具备的技术——“星间链路”,使这一难题迎刃而解。

“星间链路”,就是卫星和卫星之间的一条路。更严谨地说,就是航天器与航天器之间具有数据传输和测距功能的无线链路。说得更直白一点,如同把卫星都拉到了一个“微信群”,可以聊天,共享位置。

如果我们知道3颗卫星对地面上一个点的距离,那我们就可以算出这个点的精确位置。同样的道理,3颗卫星也能确定另外一颗卫星的精确位置。就这样,卫星和卫星之间手拉着手,彼此保持相对位置固定,就形成了“星间链路”。如此,不用去国外建地面站,也能实现对全球的覆盖。

除了实时导航和快速定位之外,北斗系统还有位置报告和短报文通信等特色功能。也就是说,北斗卫星导航系统除了让你知道在什么时间、什么地方之外,还可以将你的位置信息发送出去,使你想告知的其他人获知你的情况,解决了何人、何事、何地的问题。

目前,国产北斗产品已输出到120多个国家和地区,它的应用全面开花——不少沿海渔船安装北斗终端,利用北斗短报文,能快速处置船舶险情,搜救人员,北斗终端成为渔民的“海上保护神”;抗击新冠肺炎疫情中,无人机精准喷洒消毒液、物流精准配送、医院施工都离不开北斗系统。

可以说,北斗三号全球系统全面建成并投入服务,不是中国问天征程的结束,而是走向星辰大海的开始。

(科学指导:长沙北斗产业安全技术研究院执行院长 明德祥)

[责编:周阳乐]

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