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北斗卫星导航为国家安全保驾护航

2011-05-21

卫星与网络 2011年4期
关键词:频点测距导航系统

截止到2011年4底,北斗卫星导航系统已经成功发射了8颗卫星,距离2012年建设成功覆盖中国及其亚太周边地区的区域卫星导航系统越来越近。这无疑是让大家欢呼雀跃的事情。在肯定其政治、科技、经济意义之余,应该深刻认识到北斗卫星导航系统在国家安全领域的重要地位,它将肩负起保障国民生产生活安全稳定发展的重任。

北斗导航实验系统投入使用到现在,已经有了8年的时间,在这8年的时间里,北斗一号设备已经成功应用于军事、电力、渔业、安防监控、抢险救灾、水文监测等领域,现已有终端客户将近10万。北斗卫星导航系统已经在这些重要行业中起着不可替代的作用,为用户提供着准确的时间、位置信息和短报文通信服务。并已在汶川地震,舟曲泥石流等大灾大难面前经受了考验,为抢险救灾工作的顺利开展起到了保驾护航的作用。

但由于北斗一代系统采用双工通信的模式,用户数量受到限制,且终端受传输体制限制很难小型化,在很多场合的应用难以使用,没有大规模普及。即将建成的北斗卫星导航系统将采用类似GPS卫星的广播播发方式,接收终端为被动无源定位,兼具北斗短报文通信功能,彻底解决上一代北斗的限制,将在国家安全领域发挥更大的作用。同时,北斗卫星导航系统规划了三个频点,即B1,B2,B3。在B1和B2频点上播发普通测距码(等效GPS的民用C/A码),为民用导航用户提供定位精度在10米,测速精度在0.2m/s,授时精度在20ns的24小时不间断服务;在播发民用导航信号的同时,导航卫星还播发精密测距码(等效GPS的军用P/Y码),为授权用户提供更为精确和安全的位置和时间服务。

当今,我国很多关系到国家安全的重要场合还在以GPS作为主导航和授时手段。虽然美国承诺将永久、不间断地提供民用导航信号,但其同时也宣布了导航战的有关军事思想。一旦出现紧急情况,美国必定会区域性停止导航信号的播发或者在信号中加入干扰,这很可能给我国造成严重影响。届时,采用GPS为主授时手段的电力系统、金融证券系统、移动通信系统将因为无法获得统一的时间而陷入混乱甚至停止工作。地面应急车辆和人员因为无法获得准确的位置信息而不能第一时间赶赴紧急地点。军队集结部署也会出现问题,精确制导武器将失去明亮的眼睛。

国家有关领导部门很清醒地认识到了这个问题,明确的提出了自主建设北斗卫星导航系统,并实施了多年投入,即将在2012年建设完成北斗导航系统一期工程。可以预见,在未来的几年里,关系到国家安全的行业将最先普及北斗导航应用,保障国民生产生活的安全和稳定。经过各专业行业的规模性示范应用之后,将逐渐普及到大众消费类市场,最终成为与GPS并驾齐驱的全球卫星导航系统,创造非常可观的产值。

北斗卫星导航终端和芯片的研制工作早在卫星上天之前就已经开展起来,现在已经取得了瞩目的成绩。最近几年,东方联星、和芯星通、国腾电子、华力创通、北斗天汇等公司相继推出了能同时兼容北斗和GPS卫星导航系统的接收芯片,有的厂家甚至做到了北斗、GPS、GLONASS、Galileo四个导航系统兼容定位,为我国卫星导航市场提供了强有力的“中国芯”,解决了长期困扰我国卫星导航产品核心芯片依赖外国问题。以北斗为主要导航定位手段的终端形态也越来越多,能满足手持、车载、舰载、机载甚至弹载用户的不同需求,为今后大规模使用积累了宝贵的经验。

在北斗二号信号体制规划中,值得一提的就是精密测距码,在B1和B3频段上播发,为授权用户提供更为准确的定位和授时服务。北斗精密测距码类似于GPS的高精度P/Y码,美国政府因为国家安全原因不对我国开放,只提供给美国军方等授权用户。相比于民用的普通测距码(C/A码),精密测距码具有更高的码元长度和速率,同时采用更高的扩频增益,具备更强的抗模仿和抗欺骗能力。北斗卫星导航系统具有与美国GPS类似的精密测距码设计,专门针对我国高端授权用户,具有很高的保密性和抗干扰特性。所以,在关系到国家安全的场合,必定会推广和普及具备捕获和跟踪北斗精密测距码的接收终端,满足专业行业的应用需求。

在已经推出卫星导航芯片的厂家中,北京华力创通科技股份有限公司一直专注于北斗卫星导航专业领域的技术研究工作,并于2011年2月15日公布了其HwaNavChip-1—北斗/GPS多频精密导航基带芯片,此款芯片能够同时接收北斗系统B1和B3频点以及GPS系统L1频点,实现多系统组合导航定位和授时功能。双系统兼容定位能够充分利用北斗与GPS所有的卫星资源,提供高性价比的连续性、安全性导航和高可靠性的定位服务。HwaNavChip-1芯片采用具有自主知识产权的长码二维快速匹配直接捕获专利技术,在片内集成了精密测距码直接捕获加速单元,可快速捕获北斗系统B1和B3频点精密测距码和北斗/GPS卫星的普通测距码(民用C/A码),可为授权用户提供精密测距码测量服务,大大提高测量精度和授时服务的可靠性,有效抵抗多种有意或无意信号干扰,消除多径误差,满足国家安全、武器装备、军用测绘、军用授时等特种领域对导航产品高精度、高保密性等需求。

同时,针对高精度测绘导航设备领域,HwaNavChip-1芯片具备双频处理能力,载波相位测量可以达到亚毫米级精度,从而提高测绘设备的解算速度和测量精度。替代进口的GPS高精度测绘机,实现北斗系统高精度测绘产品在国内的普及应用。

HwaNavChip-1芯片的信号跟踪单元采用了华力创通自主创新高阶跟踪环路专利技术,具有极高的动态跟踪范围和测量精度。在低动态条件下,伪距测量精度可达到厘米级,定位精度可以达到米级,满足手持、车载、船载、机载动态下的高精确定位需求。在高动态条件下,仍可保持对信号的连续稳定跟踪,定位精度和测速精度可以满足航空、航天、兵器等国防领域对导航设备的高动态应用需求,突破了国外对我国军用高动态导航设备的技术限制和产品禁运。

HwaNavChip-1芯片可用国防、国土勘察、通信网络、电网授时、交通运输、安全监控等行业,为我国卫星导航用户提供安全可靠的定位和授时服务。

HwaNavChip-1芯片的性能在国内同类产品中处于领先水平。本芯片的推出填补了我国卫星导航自主芯片在国防领域应用的空白,并使得卫星导航设备体积更小、功耗更低、集成度更高,可有效促进北斗卫星导航定位产品在专业市场上的应用,以创新为北斗卫星导航事业的发展添砖加瓦。

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