北斗三号系统核心星座部署完成
2020-02-18陈飚
2019年12月27日,北斗三号系统提供全球服务一周年发布会召开。中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其,北斗系统工程副总设计师、北斗三号工程卫星总师谢军,北斗三号工程卫星总师林宝军,北斗三号工程地面运控系统总师陈金平出席本次新闻发布会,介绍北斗三号系统提供全球服务一周年有关情况。北斗系统全球覆盖和服务能力进一步完善,向建成世界一流卫星导航系统的目标迈出坚实一步。
会上,中国卫星导航系统管理办公室正式发布《北斗卫星导航系统发展报告(4.0版)》《北斗卫星导航系统应用服务体系 (1.0版)》等文件,这些文件的中英文版也已在北斗系统政府网站同步上线。
1 全球核心星座部署完成
2019年年底,我国已完成24颗中圆地球轨道(MEO)北斗三号卫星发射,标志着北斗三号系统核心星座部署完成,系统服务性能和用户体验全面提升,世界各地均可享受到北斗系统服务。
工程建设
1)空间段全球组网进展顺利。截至2019年12月底,我国已成功发射了28颗北斗三号卫星:1颗地球静止轨道(GEO)卫星、24颗中圆地球轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星,构建了稳定可靠的星间链路,实现星间星地联合组网。
2)地面段实施了升级改造。北斗三号系统建立了高精度时间和空间基准,增加了星间链路运行管理设施,实现了基于星地和星间链路联合观测的卫星轨道和钟差测定,具备定位导航授时服务能力;同时,开展了短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位等服务的地面设施建设。
系统运行
1)健全稳定运行责任体系。完善北斗系统空间段、地面段、用户段多方联动的常态化机制,完善卫星自主健康管理和故障处置能力,不断提高大型星座系统的运行管理保障能力,推动系统稳定运行工作向智能化发展。
2)实现系统服务平稳接续。北斗三号系统向前兼容北斗二号系统,能够向用户提供连续、稳定、可靠服务。
3)创新风险防控管理措施。采用卫星在轨、地面备份策略,避免和降低卫星突发在轨故障对系统服务性能的影响;采用地面设施的冗余设计,着力消除薄弱环节,增强系统可靠性。
4)保持高精度时空基准,推动与其他卫星导航系统时间坐标框架的互操作。北斗系统时间基准(北斗时)溯源于协调世界时(UTC),采用国际单位制(SI)秒为基本单位连续累计,不闰秒,起始历元为 2006年1月1日协调世界时00时00分00秒。北斗时通过中国科学院国家授时中心保持的UTC,即UTC(NTSC)与国际UTC建立联系,与UTC的偏差保持在50ns以内(模1s),北斗时与UTC之间的跳秒信息在导航电文中发播。北斗系统采用北斗坐标系(BDCS),坐标系定义符合国际地球自转服务组织(IERS)规范,采用2000中国大地坐标系(CGCS2000)的参考椭球参数,对准于最新的国际地球参考框架(ITRF),每年更新一次。
5)建设全球连续监测评估系统。统筹国内外资源,建成监测评估站网,以及数据中心、分析中心、监测评估中心、产品综合与服务中心、运行管理中心等,实时监测评估包括北斗系统在内的各大卫星导航系统星座状态、信号精度、信号质量和系统服务性能等,提供监测评估原始数据、基础产品和信息服务,为用户应用提供参考。
2 基本服务性能稳中有升
通过提升系统智能运维能力,确保北斗三号系统连续稳定运行。同时,服务精度、可用性、连续性等各项性能指标均达到预期要求。
北斗系统定位导航授时服务性能指标如下:
服务区域:全球;
定位精度:水平10m、高程10m(95%);
测速精度:0.2m/s(95%);
授时精度:20ns(95%);
服务可用性:优于95%。
其中,在亚太地区,定位精度水平5m、高程5m(95%)。实测结果表明,北斗系统服务能力全面达到并优于上述指标。
3 后续发展
北斗特色服务能力逐步形成,初步形成星基增强、精密定位、短报文通信、国际搜救服务能力,已提供地基增强完全服务能力,构成了集多种服务能力于一体的北斗特色应用服务体系,2020年将为用户提供精度更高、性能更优、功能更强的多元化服务。
2020年6月底前,我国还将发射2颗地球静止轨道卫星。未来,北斗系统将持续提升服务性能,扩展服务功能,保障连续稳定运行,进一步提升全球定位导航授时和区域短报文通信服务能力,并提供全球短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位等服务。2020年,北斗系统计划提供如下服务。
1)定位导航授时服务。为全球用户提供服务,空间信号精度优于0.5m;全球定位精度优于10m,测速精度优于0.2m/s,授时精度优于20ns;亚太地区定位精度优于5m,测速精度优于0.1m/s,授时精度优于10ns,整体性能大幅提升。
2)短报文通信服务。区域短报文通信服务,服务容量提高到每小时1000万次,接收机发射功率降低到1~3W,单次通信能力1000汉字(14000bit);全球短报文通信服务,单次通信能力40汉字(560bit)。
2020年北斗系统计划提供的服务类型
北斗应用效果图
3)星基增强服务。按照国际民航组织标准,服务中国及周边地区用户,支持单频及双频多星座两种增强服务模式,满足国际民航组织相关性能要求。
4)地基增强服务。利用移动通信网络或互联网络,向北斗基准站网覆盖区内的用户提供米级、分米级、厘米级、毫米级高精度定位服务。
5)精密单点定位服务。服务中国及周边地区用户,提供动态分米级、静态厘米级的精密定位服务。
6)国际搜救服务。按照国际搜救卫星系统组织相关标准,与其他卫星导航系统共同组成全球中轨搜救系统,服务全球用户。同时提供返向链路,极大提升搜救效率和服务能力。
4 结束语
2020年6月前,北斗三号系统将全面建成。2035年,我国将建成以北斗系统为核心,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系,进一步提升时空信息服务能力,实现北斗高质量建设发展。北斗系统作为我国面向全球提供公共服务的重大空间基础设施,将始终秉承“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”的发展理念,服务全球,造福人类。