北京日报客户端三代“北斗”背后故事揭秘:抢在最后期限四小时前发射( 二 )
“北斗”一号“双星定位”系统具有周期短、投资少等优点。它不仅可全天候、全天时提供有源导航定位,还能进行双向数字报文通信和精密授时;不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的位置在什么地方,特别适用于需要导航与移动数据通信相结合的用户,是十分符合中国国情的一个卫星导航系统。
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由2颗北斗一号导航试验卫星组成的“双星定位”系统
第二代“北斗”发射时惊心动魄
问:据说“北斗”二号系统首星发射经历过惊心动魄的与时间赛跑过程,具体是怎么回事儿?
答:“北斗”一号存在一些明显的先天不足,在定位精度、用户容量、定位的频率次数、隐蔽性等方面均受到限制,而且无法测速。为此,我国于2004年立项研制“北斗”二号卫星导航系统。其方案是在国际上首次实现采用卫星无线电测定业务和卫星无线电导航业务相结合的集成体制方式来为用户导航定位。
卫星无线电导航业务的导航原理,是用户接收机自主精确测量系统中至少4颗卫星发来信号的传播时间和星历表数据,然后完成一组包括至少4个方程式的数学模型运算,最终用测距交会方法解算出接收机所在的三维坐标、速度和时间信息。
“北斗”二号地球静止轨道卫星具备卫星无线电导航业务、卫星无线电测定业务功能;“北斗”二号倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星具备卫星无线电导航业务功能。所以该卫星系统既能为用户提供卫星无线电导航服务(用户自主完成连续定位和测速),又具有位置报告及短报文通信功能,弥补了“北斗”一号的不足之处。
然而,研制、发射首颗“北斗”二号就遇到了巨大的挑战。众所周知,卫星空间轨道位置和无线电的频率是一种有限的自然资源。2000年4月18日,国际电联批准了我国申报的导航卫星频率和轨道,我国的“北斗”二号卫星导航系统进入了国际电联的频率总表,正式取得了合法地位。不过,根据国际规则,如果不在登记后的7年里,即2007年4月17日之前使用,该频率就过期了。
【北京日报客户端三代“北斗”背后故事揭秘:抢在最后期限四小时前发射】由于“北斗”二号是2004年才立项的,所以留给“北斗”二号的研制时间只有3年,而当时一般研制一颗卫星需要5年。“北斗”人不断拼搏,优化流程,终于在2007年4月初,把首颗“北斗”二号卫星与发射它的运载火箭运到了西昌卫星发射中心。
不过好事多磨。在发射阵地进行第三次总检查的时候,卫星上的应答机出现了异常,信号不稳定。为了不带着问题上天,科技人员又以跑百米的速度来跑马拉松的方式进行了各种各样的试验,最终把问题解决了。
2007年4月14日4时11分,我国第一颗“北斗”二号卫星顺利升空。经过3天的在轨测试,在2007年4月17日晚上8点,在最后只有4个小时的期限时,我国的地面接收机终于收到了“北斗”二号卫星发射的信号,并得到了国际电联的官方认定,使我国正式合法拥有了所申报的空间位置和频率资源。
2012年,我国建成了由14颗“北斗”二号卫星(5颗地球静止轨道卫星+5颗倾斜地球同步轨道卫星+4颗地球中圆轨道卫星)组成的“北斗”二号区域导航卫星星座。其服务范围为东经55°~180°,南北纬55°;定位精度为10米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为50纳秒;短信字数每次为120个字。
在这期间还有一个插曲。在“北斗”二号立项前的2003年9月,我国打算加入欧盟的“伽利略”导航卫星系统计划,并在接下来的几年中投入了2.3亿欧元的资金。在“北斗”二号立项的同年,即2004年10月9日,中国与欧盟正式签署伽利略计划技术合作协议。然而,后来由于欧盟委员会采取安全与技术独立性政策,因此中国实际上被“伽利略”系统排除在外。中国之前的投资也没有得到任何回报,这更促使了我国决定建设自己的卫星导航系统。
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