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【科普】北斗导航授时系统的三代发展

  众所周知,卫星导航授时系统作为一个国家重要的空间信息基础设施,可以提供精确定位和精准授时功能。无论是对于国防,还是社会生产、日常生活,都具有极其重要的战略意义。也是一个国家自主和安全的保障基础。



  中国的北斗导航授时系统总体上可以分成三代:

  第一代,部署时间:2000年10月~12月。2+2(备用)颗卫星,属于有源区域卫星导航系统。其服务范围为国内;定位精度为20米;授时精度为100纳秒。

  第二代,部署时间:2007年至2012年。由14颗北斗二号(5颗静止轨道导航卫星+5颗倾斜地球同步轨道导航卫星+4颗中圆地球轨道导航卫星)组成,属于无源与有源相结合的区域卫星导航系统。

      其服务范围为亚太地区;定位精度为10米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为50纳秒。

  第三代,部署时间:2017年至2020年,将先后发射35颗北斗三号导航卫星(5颗静止轨道卫星+3颗倾斜地球同步轨道卫星+27颗中圆轨道卫星),属于无源与有源相结合的全球卫星导航系统。

      其服务范围为全球;定位精度为2.5至5米;测速精度为0.2米/秒;授时精度为20纳秒。届时,“北斗”的定位和授时精度将与美国GPS完全媲美甚至更优。

  另外,我国的北斗三代系统还有一些美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧洲Galileo导航系统不具备的性能和特点,如通信和短报文能力、星间链路能力、高精度氢原子钟(时钟稳定度提高了10倍)、双向授时、卫星自主导航、三种轨道卫星组合等。


        其中的三种轨道卫星组合的方案,相比其它卫星导航系统,抗遮挡能力更强,尤其在低纬度地区性能特点更为明显,极大提升了覆盖的无缝性和安全的可信性。星间链路是“北斗”实现自主导航的关键,所谓自主导航,是指极端情况下,地面站全部失效,35颗“北斗”导航卫星可以通过星间链路相互校准,保障整个星座可靠运营,不中断精准定位和授时服务,这等于为北斗系统的全天候、全天时、高可靠、高精度多上了一道保险。另外,北斗特有的双向授时功能,能大幅提升授时精度,在一些特殊场合更是能发挥关键的作用。

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