北斗如何實(shí)現在沒(méi)有地面基站情況下全球導航?
不久前,外媒一篇名為《中國失去進(jìn)入澳大利亞航天跟蹤站》的文章傳遍了中國,在中國引起了不小的輿論。合約到期后,我們需要認真討論這顆不再為我國服務(wù)的衛星的作用。老實(shí)說(shuō),如果衛星站真的丟失了,它們對我們航天事業(yè)發(fā)展的影響將是極其有限的。
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事實(shí)上,在我們北斗系統建設的過(guò)程中,在全球無(wú)法建立多個(gè)地面站的情況下,如何實(shí)現全球運營(yíng)和服務(wù)是一個(gè)問(wèn)題。造成這個(gè)問(wèn)題的原因很多,受政治、商業(yè)、技術(shù)等多方面因素的影響。
幸運的是,我們的北斗系統工程建設或者說(shuō)我國航天事業(yè)的發(fā)展之初,便始終奉行著(zhù)“獨立自主”的發(fā)展理念。我們可以通過(guò)技術(shù)手段彌補地面部分設備不足的影響,尤其是北斗三號衛星導航系統項目在這方面采取了相應措施。
因此,一個(gè)地面衛星站只丟一個(gè)衛星站也不是什么大不了的事,更何況是一個(gè)近7年沒(méi)有使用的衛星站。此外,我國在基里巴斯也有一個(gè)衛星站,可以利用地面、遠望系列測控機隊和中繼衛星相結合的方式來(lái)維持測控系統的運行。
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回到北斗系統,北斗三號要實(shí)現全球運營(yíng)和服務(wù),在全球范圍內逐步部署地面站,建立北斗獨有的星間鏈路是關(guān)鍵。
眾所周知,北斗導航系統由空間部分、地面控制部分以及用戶(hù)部分這三部分組成。的地面控制部分包括主控站、監控站、注入站、通訊和輔助系統。衛星站作為地面監視和控制的重要組成部分,是實(shí)現導航系統全球運行的地面設施。
但相比GPS覆蓋的全球地面領(lǐng)域,自從我國北斗系統在巴基斯坦老撾鐵路上建成第一個(gè)北斗海外監測站后,全球站建設的消息就很少。鑒于搭建全球網(wǎng)站的難度和實(shí)用性,您更有可能采用另一種搭建網(wǎng)站的方式來(lái)實(shí)現全球運營(yíng)和服務(wù)。而這種替代技術(shù)就是衛星間鏈路技術(shù)。
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這是因為星間鏈路技術(shù)的發(fā)展,需要按照傳統的星地導航系統建設和運行方式,在全球范圍內建立多個(gè)地面站。然而,這并不現實(shí)。因此北斗系統首創(chuàng )Ka頻段星間鏈路,創(chuàng )造性地提出高效解決方案。通過(guò)星間鏈路,所有在軌北斗衛星連成一張大網(wǎng),實(shí)現北斗“兄弟”手拉手。
星間鏈路是我國北斗實(shí)現導航星座自主導航的核心,是提升衛星導航系統自主運行能力的關(guān)鍵。韓國星間鏈路和自主定軌研究起步較晚,早期研究主要集中在算法理論和仿真實(shí)驗分析。
2015年,我國專(zhuān)有的星間鏈路有效載荷在北斗試驗衛星上首次亮相,并通過(guò)實(shí)驗驗證了鏈路建立方法、距離精度、數據傳輸延遲和效率。在頻率選擇方面,北斗星間鏈路通過(guò)高、中軌道衛星鏈路和衛星地面(地面固定站設備)鏈路實(shí)現“一星通、星通”。
星間鏈路使在軌北斗導航衛星成為移動(dòng)天文臺,可以顯著(zhù)彌補監測站稀缺和分布限制對星座星歷準確測定的不利影響。同時(shí),星間鏈路技術(shù)具有諸多優(yōu)勢。
提高導航星歷更新頻率:自主導航直接利用星間測量和星載處理來(lái)更新導航星歷,減少了衛星與地面之間的數據傳輸鏈路,提高了導航系統的可靠性。衛星之間的高能見(jiàn)度。測頻可有效提高衛星可監測弧度,提高系統完整性監測能力。
一路走來(lái),北斗系統由5個(gè)障礙物和6個(gè)將軍打造,也造就了一個(gè)像北斗一樣顛簸可怕,完全可以獨立使用的自主導航系統。即使沒(méi)有全球站,即使地球站困難,或者外國衛星站隨時(shí)取消合作,我們都可以用自己的技術(shù)實(shí)現全球導航!
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