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了解我们的北斗导航卫星

来源:日期:2020年06月25日 浏览:785 TAG:北斗
6月23日上午,长征三号乙运载火箭托举北斗三号最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发射中心升空,卫星顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。历经为期7天的紧急处置,长三乙火箭以完美表现为北斗三号全球组网发射画上圆满句号。我们来回顾一下近40年来我国卫星事业发展历程!

6月23日上午,长征三号乙运载火箭托举北斗三号最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发射中心升空,卫星顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。历经为期7天的紧急处置,长三乙火箭以完美表现为北斗三号全球组网发射画上圆满句号。我们来回顾一下近40年来我国卫星事业发展历程!


1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造地球卫星:斯普特尼克1号。它是一个直径61厘米、重83公斤的金属球状物。内含两个雷达发射器和4条天线,还有多个气压和气温调节器。它的用途就是通过向地球发出信号来提示太空中的气压和温度变化,可以说它是一颗气象卫星。


苏联的卫星引起了美国科学家的关注,当时五角大楼有一项任务内容是如何找到大海中军舰的位置。他们发现可以根据接收到的信号推算出苏联卫星的具体位置。既然能够发现卫星,卫星就能定位军舰,GPS就是按照这个思路研发出来的。


从1978年至1995年美国一共发射了30颗GPS卫星,分为军用和民用两种模式,民用对全球免费开放。



用了将近40年的时间研究出来的GPS为什么要免费开放呢,这里有四方面原因:


一:GPS是单项通信,只能发不能收,就像广播电台播放节目,一个人能听,一万个人也能听,具体这一万个人是谁它不知道。


二;虽然GPS免费使用,但是手机汽车想接收GPS信号却必须安装GPS芯片,芯片制造商需要给GPS运营商缴纳专利费,所以美国间接还是赚取了大量的利润。


三:GPS定位导航系统可以让美国掌握很多国家的基础数据。


四:因为免费开放给其他国家使用,能够让其他国家产生依赖,同时抑制其他国家在技术的发展。



北斗一代二代三代发展历程


从70年代美国GPS卫星上天开始,中国也开始规划自己的方案,但因经济条件等种种原因就耽误下来了。直到1991年的湾战争,国人发现GPS在实战中作用太大,而且民用和军用精度相差十倍。万一跟美国打起来,人家如果把GPS一停,后果将很严重。如果说这还是别人家的事,那么1993年发生的银河号就是自己的事了,银河号是中国开往伊朗的货船,美国单方面切断了民用的GPS信号,让银河号失去了方向,只好在公海上停了下来,并被扣押33天。也就是从那时起,我国开始下定决心研发卫星导航,因此卫星发射重新启动。


美国能发射30颗,因为有钱。可国内当时既没钱又没经验还得发射怎么办。那就来个最省钱的。2000年北斗一代两颗试验卫星发射完成。


“双星定位系统”方案由以“两弹一星”元勋成芳允院士为首的专家团队提出。两颗在天上,一个坐标点在地上。因为只有两颗卫星,所以必须高轨才能扩大覆盖面积。如果卫星都绕着地球转,轨道卫星多数时间会在中国上空以外,所以还得是静止的卫星才能保证时刻在中国上空。这是当时公认的最优方案。


北斗卫星既可以定位又可以通信。而美国GPS只能定位不能通信,因为他有另外一套卫星系统负责通信任务,就像近期发射的“星链计划”卫星,专门提供网络服务,各司其职。而北斗是把定位卫星打到了通信卫星的轨道上,自然就有了通信的功能。于是既能定位又能通信就成了北斗一代的技术特点。因为北斗的主要任务是定位,所以大部分资源都让给了定位的数据传送,留给通信的资源就很少,无法语音通话,只能完成短信功能。2003年和2007年又发射了第三,第四颗备用试验卫星。因为卫星数量少所以定位精度无法和GPS相比。虽然既能通信又能定位,但体验都不好,接下来如何发展呢?



北斗二代三代


在开发北斗二代之前还和欧洲的伽利略计划有过短暂的合作,欧洲国家有技术没钱,中国有钱没技术,双方一拍即合。但后来欧洲又把日本和印度拉进来,我国和这两个邻国家在军事上是要防备的,于是退群独自发展北斗二代,三代。


总结出一代卫星数量少位置高的问题后。于2007-2012年发射了16颗二代导航卫星,能够有效的覆盖我国和周边的一些地区,提供稳定而可靠的导航定位。2017-2020年发射35颗三代卫星,形成全球性的定位导航系统,30颗是和GPS一样的中轨道运动卫星。5颗在赤道上空静止高轨道,负责通信任务。


2020年1月武汉火神山医院和雷神山医院就是利用北斗卫星来定位划线的。北斗为什么能做这么细致的工作呢,这由于北斗卫星每一次定位都最少通过4颗卫星的测算得出一个数据,然后再利用“差分算法”得出最终数据。虽然每次定位的精度是10米,但把成百上千次的数据合并整理,最后就能够得到精准的结果,甚至精确到毫米以下,这就是为什么要把国内的基础数据掌握在自己手里。


北斗卫星的主芯片完全自主研发


除了宇航CPU100%自主研发,我们还为北斗导航卫星和‘远征一号’提供了近40款自主研发生产的产品。在上面级控制板上的15种电路中,我们提供了12种,可以说,我们的电路已经基本能构成单机单板的模式。”中国航天科技集团公司九院772所所长赵元富告诉记者。


宇航级国产CPU芯片,已经能够达到与国际先进水平基本相当的产品性能。“在某些抗辐射指标上,我们应该比国外的一些产品还更有优势。”赵元富补充道。


然而,研发出一款足以登上卫星的CPU芯片,远不如想象中那么简单。从2003年投入研制宇航级CPU芯片算起,772所用了12年的时间。



关键词Tag: 北斗


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