北斗衛(wèi)星系統(tǒng)總師謝軍接受媒體專訪(3sNews 配圖)
第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射前夕,我們有幸再次邀請(qǐng)到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師謝軍,和我們進(jìn)行一次深度訪談,請(qǐng)謝總為我們更詳細(xì)地解讀北斗。
記者:謝總您好!我們知道,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。請(qǐng)您為我們介紹一下研制和發(fā)射計(jì)劃是怎么安排的?
謝軍:好。非常高興又跟北斗網(wǎng)的同事們見(jiàn)面了。大家都知道,2000年10月、12月,我們國(guó)家成功地發(fā)射了兩顆北斗試驗(yàn)系統(tǒng)衛(wèi)星。這兩顆衛(wèi)星投入運(yùn)行以后得到了廣泛的應(yīng)用,其中的RDSS業(yè)務(wù)和短報(bào)文通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用面越來(lái)越廣。但是衛(wèi)星都是有壽命的,一般來(lái)講是八年。所以在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中,我們充分考慮了北斗試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,在型號(hào)研制和發(fā)射計(jì)劃上首先安排了GEO衛(wèi)星,GEO衛(wèi)星保留了北斗試驗(yàn)系統(tǒng)中的RDSS業(yè)務(wù)和短報(bào)文通信業(yè)務(wù)功能,并增加了新的RNSS業(yè)務(wù)。在新發(fā)射的GEO衛(wèi)星投入使用、并成功接替試驗(yàn)系統(tǒng)RDSS業(yè)務(wù)和短報(bào)文通信業(yè)務(wù)后,我們?cè)傩邪才藕罄m(xù)的發(fā)射IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星。
大家都知道,2010年我們成功發(fā)射了五顆北斗衛(wèi)星,RDSS業(yè)務(wù)和短報(bào)文通信業(yè)務(wù)已經(jīng)成功接替,可以為廣大用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定的服務(wù)。同時(shí),北斗系統(tǒng)也開(kāi)始了RNSS業(yè)務(wù)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
記者:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理是什么?即將發(fā)射的第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是第三顆IGSO軌道衛(wèi)星,這顆衛(wèi)星成功發(fā)射組網(wǎng)后的意義是什么?
謝軍:我首先回答一下定位原理的問(wèn)題,熟悉GPS的用戶都很清楚,衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)際上是通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星和地面站之間的距離以及確定它們之間的時(shí)鐘關(guān)系,來(lái)明確衛(wèi)星的位置信息。在已知衛(wèi)星的位置和時(shí)間信息之后,地面用戶同時(shí)接收到四顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)之后就可以解算出自己的位置,這就是基本的衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理。
第八顆衛(wèi)星成功發(fā)射入軌后,與在軌的多顆GEO衛(wèi)星和IGSO衛(wèi)星組成基本系統(tǒng),在星座覆蓋范圍內(nèi)將提供連續(xù)的、穩(wěn)定的、全天候的基本服務(wù)能力,所以這顆導(dǎo)航衛(wèi)星我們把它看得非常重要。
記者:既然第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射組網(wǎng)后就可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位功能,那么之后還要發(fā)射的那么多衛(wèi)星的作用是什么?
謝軍:從導(dǎo)航衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)來(lái)講,主要考慮四個(gè)因素:覆蓋范圍、可用性、完好性、連續(xù)性。
第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星入軌后,從原理上來(lái)講可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)區(qū)域范圍提供連續(xù)、穩(wěn)定服務(wù)能力。但是為了提高整個(gè)星座的穩(wěn)健性,又叫魯棒性,我們需要增加一些衛(wèi)星,這樣可使用戶在同一時(shí)間內(nèi)接收到更多的衛(wèi)星信號(hào),能夠更方便地解算出來(lái)自己的位置。另外,增加衛(wèi)星數(shù)量對(duì)提高終端用戶導(dǎo)航定位的精度也是相當(dāng)有好處的。
記者:衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度取決于什么?
謝軍:定位精度是導(dǎo)航系統(tǒng)里最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng),其定位精度與導(dǎo)航衛(wèi)星、地面運(yùn)控、用戶終端都有密切關(guān)系。從技術(shù)上來(lái)講,這幾部分都存在著測(cè)量誤差和時(shí)鐘誤差,而且還有星歷誤差,大氣層、電離層影響,這些都是影響定位精度的重要因素。如果這些誤差修正的好,用戶機(jī)的定位精度就高。
另外,用戶機(jī)的工作環(huán)境可能存在干擾,這也會(huì)影響其定位精度。此外,還有就是衛(wèi)星星座的幾何構(gòu)型,構(gòu)型好對(duì)提高定位精度也是非常有利的。
記者:第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射后,系統(tǒng)能夠提供什么樣的定位精度?
謝軍:對(duì)于北斗系統(tǒng)來(lái)說(shuō),整體的設(shè)計(jì)思路是先區(qū)域,后全球。在區(qū)域系統(tǒng)里我們?cè)O(shè)計(jì)的定位精度是十米,第八顆導(dǎo)航衛(wèi)星入軌后,空間段就具備了實(shí)現(xiàn)和保證區(qū)域系統(tǒng)定位精度的能力。當(dāng)然,這一能力的實(shí)現(xiàn)最后還要和運(yùn)控系統(tǒng)一塊通過(guò)測(cè)試、驗(yàn)證,特別是通過(guò)修正我們的測(cè)量誤差,把星歷誤差減小到最小,來(lái)保證用戶能夠?qū)崿F(xiàn)十米的定位精度。
記者:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他系統(tǒng)兼容會(huì)帶來(lái)哪些好處?當(dāng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容互操作之后,可以共同使用嗎?比如北斗衛(wèi)星加GLONASS衛(wèi)星,加GPS衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位,有這種可能嗎?
謝軍:國(guó)際上現(xiàn)有的幾大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),在提高自己系統(tǒng)的可靠性和服務(wù)能力的同時(shí),一直都在開(kāi)展各系統(tǒng)間兼容互操作研究,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也充分考慮了兼容互操作的要求。
兼容互操作將會(huì)給用戶帶來(lái)很多好處,因?yàn)橛脩粼谕粫r(shí)間內(nèi)可以收到更多導(dǎo)航衛(wèi)星的信息,解算自己的位置、速度、時(shí)間就更加方便,同時(shí)精度也更高。再一個(gè)就是各導(dǎo)航系統(tǒng)采用兼容設(shè)計(jì)后,可以充分利用寶貴的空間資源。目前,部分企業(yè)已開(kāi)始嘗試制造能接收北斗、GPS和GLONASS系統(tǒng)的接收機(jī)了。應(yīng)該說(shuō)全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)達(dá)成兼容互操作協(xié)議之后,系統(tǒng)間的兼容使用是沒(méi)有問(wèn)題的。
記者:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前的星座分布和覆蓋范圍是怎樣的?
謝軍:整個(gè)北斗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略是先區(qū)域后全球。作為區(qū)域系統(tǒng)的星座網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),我們充分考慮了組網(wǎng)成本、覆蓋范圍以及用戶需求。區(qū)域系統(tǒng)星座由5顆GEO衛(wèi)星、3顆IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星組成,同時(shí)為了提高區(qū)域系統(tǒng)魯棒性,我們將補(bǔ)充兩顆IGSO衛(wèi)星。下一步的建設(shè)全球系統(tǒng),我們將采用5顆GEO衛(wèi)星和多顆非GEO軌道衛(wèi)星構(gòu)成的星座。
所謂的覆蓋區(qū),或者叫服務(wù)區(qū),區(qū)域系統(tǒng)就是面向中國(guó)區(qū)域以及周邊地區(qū),而北斗全球系統(tǒng)的目標(biāo)則是為面向全球用戶提供服務(wù)。
記者:衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)在不斷發(fā)展,北斗系統(tǒng)目前還在建設(shè)中,有沒(méi)有可能通過(guò)星上技術(shù)的改進(jìn)來(lái)進(jìn)一步提高定位精度?
謝軍:導(dǎo)航定位的精度跟衛(wèi)星是有直接關(guān)系的,通過(guò)改進(jìn)衛(wèi)星是可以提高定位精度的。目前,我們一直在努力提高星上測(cè)量精度,提高星上原子鐘的穩(wěn)定性,把測(cè)量誤差、星地誤差減到最小。當(dāng)然,衛(wèi)星上采取了一些抗干擾技術(shù)和兼容技術(shù),這些技術(shù)的使用對(duì)提高定位精度也是很有好處的。
記者:您的講解讓我們受益匪淺,再次感謝謝總接受北斗網(wǎng)的獨(dú)家專訪。謝謝您!
謝軍:也謝謝你們,希望我們的衛(wèi)星上天以后用戶能夠廣泛地使用,同時(shí)對(duì)中國(guó)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提出寶貴的意見(jiàn),謝謝。
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