四川中衛(wèi)北斗科技有限公司

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            關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),想要知道更多?請(qǐng)跟我來(lái)一起閱讀《北斗導(dǎo)航》吧!

            發(fā)布時(shí)間:2022-06-29 13:40

                      作者:“你了解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)嗎?那可是我國(guó)航天事業(yè)一張靚麗的名片。”

                      讀者:“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?就是那個(gè)GPS嗎?就是那個(gè)百度地圖嗎?”


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                      不……不,如果你認(rèn)為北斗就是GPS、就是百度地圖,那么你迫切需要這本最新上架的《北斗導(dǎo)航》。里面滿滿都是關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的知識(shí),帶你了解北斗的前世今生、帶你認(rèn)識(shí)北斗的星座和太空“手拉手”、帶你感受北斗的重要功用……


            想要快速了解這本書(shū)?戳下面視頻吧!

                      《北斗導(dǎo)航》一書(shū)是中宣部主題出版重點(diǎn)出版物《中國(guó)科技之路》叢書(shū)中的重要一冊(cè),創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)均為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一線科技工作者。作為一本介紹北斗導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)的書(shū)籍,本書(shū)從衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展歷程、北斗衛(wèi)星星座、衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)及測(cè)控網(wǎng)、自主研發(fā)、國(guó)際合作、未來(lái)展望等多個(gè)方面進(jìn)行了介紹。一定可以解答你心中關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的問(wèn)題!序共和國(guó)勛章獲得者、兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者、原北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士對(duì)本書(shū)出版寄予厚望。


            序一

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                      北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師楊元喜院士評(píng)價(jià)本書(shū)“以樸實(shí)的語(yǔ)言、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿枋?、翔?shí)的內(nèi)容,生動(dòng)形象說(shuō)明了北斗其實(shí)離大家并不遠(yuǎn),北斗衛(wèi)星遠(yuǎn)在天邊,北斗應(yīng)用近在眼前,它早已進(jìn)入、影響并且有力地改變著我們的生活?!?/section>


            序二

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            目錄

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                      編輯推薦

                      大國(guó)重器北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)通全球服務(wù)已近兩年,這究竟是個(gè)怎樣的系統(tǒng)?本書(shū)通過(guò)二維碼形式,融合了音視頻、互動(dòng)VR、沙畫(huà)等多種展現(xiàn)手法,以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)卡通形象小北貫穿始終,力求采用輕松活潑的語(yǔ)言將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從多個(gè)角度準(zhǔn)確呈現(xiàn),揭開(kāi)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的神秘面紗,讓更多讀者認(rèn)識(shí)北斗、了解北斗、應(yīng)用北斗。


                      章節(jié)試讀

                      二、獨(dú)具特色的北斗導(dǎo)航星座
                      北斗導(dǎo)航星座,是由幾十顆衛(wèi)星編織而成的“太空星網(wǎng)”,不停地向地球發(fā)送導(dǎo)航信號(hào),時(shí)刻幫助地球上那些需要定位導(dǎo)航的人們。而這一張“太空星網(wǎng)”,是北斗導(dǎo)航星座設(shè)計(jì)者們潛心設(shè)計(jì)的杰作,它讓北斗導(dǎo)航不負(fù)眾望,成為了更優(yōu)秀的北斗,具備了更加優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)航服務(wù)能力。

                      (一)衛(wèi)星的跑道與星座
                      衛(wèi)星就像賽場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)員,要在自己特定的跑道上奔跑。通常把衛(wèi)星的跑道叫做軌道。一說(shuō)到軌道,你的腦海里首先浮現(xiàn)的一定是火車鐵軌、有軌電車、甚至是電動(dòng)玩具車的拼接軌道,這些都是能夠看得見(jiàn)的軌道。衛(wèi)星軌道與火車、有軌電車不同,衛(wèi)星軌道是看不見(jiàn)的,也不是事先鋪設(shè)的,衛(wèi)星軌道是假想的圓形或橢圓形,是衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)劃過(guò)的軌跡,如圖2-1、2-2所示。工程師們?cè)诖罂茖W(xué)家牛頓的萬(wàn)有引力定律指導(dǎo)下能夠預(yù)先計(jì)算出衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)是衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤為重要的一步。

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            圖2-1 火車、衛(wèi)星、電車軌道

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            圖2-2 衛(wèi)星虛擬軌道


                      為了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航的功能,需要布放多顆衛(wèi)星,有些衛(wèi)星需要布放在同一個(gè)軌道上,有些衛(wèi)星需要布放在不同的軌道上,而這些衛(wèi)星在太空中組成的系統(tǒng),稱之為星座。星座可不簡(jiǎn)單,星座里的每顆衛(wèi)星需要互相監(jiān)測(cè),同時(shí)還有地面站對(duì)這些衛(wèi)星的軌道進(jìn)行監(jiān)測(cè)并指導(dǎo)它們調(diào)整,這樣才能讓星座保持隊(duì)形整齊劃一,否則星座的隊(duì)形亂了,也就沒(méi)法保證北斗服務(wù)的性能了。

                      三、“手拉手”的星間鏈路
                      2017年11月,2顆北斗衛(wèi)星在離地面兩萬(wàn)多公里的高空發(fā)起對(duì)話:“太空本無(wú)路,我們之間頻繁測(cè)距和交換數(shù)據(jù),來(lái)來(lái)往往也就成了路”。這兩顆衛(wèi)星就是北斗三號(hào)第1、第2顆組網(wǎng)衛(wèi)星,在拉開(kāi)北斗全球組網(wǎng)大幕的同時(shí),也在太空鋪設(shè)了星間鏈路(Inter-satellite Link,ISL)。

                      (一)星間鏈路——浩瀚星河的太空橋梁
                      1 什么是星間鏈路
                       星間鏈路是指衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的鏈路,也稱為星際鏈路或交叉鏈路(Crosslink)。通俗來(lái)說(shuō),就是把衛(wèi)星拉到1個(gè)微信群,可以聊天,共享位置,如圖3-1所示。星間鏈路主要用于數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、通信衛(wèi)星星座和導(dǎo)航衛(wèi)星星座,如美國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(Tracking and Data Relay Satellite System, TDRSS)、銥星(Iridium)移動(dòng)通信星座、第二代銥星(Iridium NEXT)移動(dòng)通信星座、GPS導(dǎo)航衛(wèi)星星座、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星座等。在國(guó)際上,星間鏈路對(duì)于通信、導(dǎo)航衛(wèi)星星座均是核心和技術(shù)制高點(diǎn)。在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星座中,星間鏈路是在衛(wèi)星之間建立的具有精密測(cè)量和數(shù)傳功能的鏈路,它是北斗系統(tǒng)全球服務(wù)、運(yùn)行管理、自主運(yùn)行和各類擴(kuò)展服務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

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            圖3-1 星間鏈路漫畫(huà)圖


                      在浩瀚的宇宙中,連接2顆小小衛(wèi)星的“高速路”,鋪路用的不是水泥、瀝青,而是發(fā)射接收設(shè)備、天線、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)信號(hào)的捕獲與跟蹤,利用這條“高速路”可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間的距離測(cè)量和數(shù)據(jù)交換,如圖3-2所示。

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            圖3- 2  星間鏈路“高速路”漫畫(huà)圖


                      自20世紀(jì)80年代,美國(guó)科學(xué)家就開(kāi)始考慮設(shè)計(jì)導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路。20世紀(jì)90年代,美國(guó)GPS在BLOCK IIR衛(wèi)星上就已經(jīng)安裝了星間鏈路設(shè)備,GPS星間鏈路采用了UHF頻段(250-290MHz)、寬波束天線,具備星間雙向測(cè)距與數(shù)據(jù)交換功能。在美國(guó)新一代GPS III衛(wèi)星中,星間鏈路可能會(huì)采用更高工作頻段,以大幅提升測(cè)距精度和通信速率。

                      我國(guó)北斗一號(hào)和北斗二號(hào)為區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),均沒(méi)有設(shè)計(jì)星間鏈路。在北斗三號(hào)的建設(shè)和發(fā)展中,為實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)從區(qū)域向全球的擴(kuò)展,在地面站資源受限無(wú)法全球布站的情況下,發(fā)展星間鏈路技術(shù)具有非常重要的戰(zhàn)略意義。在北斗導(dǎo)航衛(wèi)星之間建立星間鏈路,可實(shí)現(xiàn)星間數(shù)據(jù)傳輸和精密測(cè)量,大幅提高北斗衛(wèi)星的測(cè)定軌精度,提升導(dǎo)航電文注入頻度,并減少對(duì)海外布站的依賴,有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行管理成本。2015年3月30日,第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射成功,擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的星間鏈路在北斗新一代試驗(yàn)衛(wèi)星上首次亮相。目前,北斗三號(hào)所有衛(wèi)星均配置星間鏈路載荷,并完成了星間鏈路全球組網(wǎng)。

                      導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路通常有3種建鏈方式:(1)參照GPS在MEO衛(wèi)星之間建立中-中軌星間鏈路,GEO、IGSO和MEO高低衛(wèi)星之間不建立高-中軌星間鏈路;(2)在GEO、IGSO與MEO衛(wèi)星之間建立高-中軌星間鏈路,MEO衛(wèi)星之間不建立中-中軌星間鏈路;(3)在GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星之間均建立高-中軌、中-中軌星間鏈路。北斗三號(hào)30顆衛(wèi)星都配置星間鏈路設(shè)備,采用第3種建鏈方式,借助Ka頻段實(shí)現(xiàn)中-中軌、高-中軌星間鏈路,同時(shí)地面站上配備有星間鏈路設(shè)備,可與空間星座實(shí)現(xiàn)星-地建鏈,“一星通,星星通”,如圖3-3所示。

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            圖3- 3 北斗三號(hào)衛(wèi)星建鏈?zhǔn)疽鈭D


                      導(dǎo)航衛(wèi)星星座星間鏈路涉及衛(wèi)星空間段網(wǎng)絡(luò),既有通信數(shù)據(jù)傳輸又有高精度測(cè)量要求,既有關(guān)鍵單機(jī)設(shè)計(jì)又有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),難度極高。目前,僅北斗三號(hào)全球系統(tǒng)星間鏈路達(dá)到了全系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、并實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化運(yùn)行,美國(guó)GPS尚未全系統(tǒng)運(yùn)行、俄羅斯GLONASS只在GLONASS-K衛(wèi)星上進(jìn)行了在軌試驗(yàn),歐洲Galileo系統(tǒng)、印度NavIC系統(tǒng)、日本QZSS系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)星間鏈路。


                      作者簡(jiǎn)介

                      楊元喜,江蘇省泰州市人,工學(xué)博士,中國(guó)科學(xué)院院士,西安測(cè)繪研究所研究員?,F(xiàn)任北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師。長(zhǎng)期從事大地測(cè)量與衛(wèi)星導(dǎo)航研究,創(chuàng)造性地提出了相關(guān)觀測(cè)抗差估計(jì)系列理論,建立了全新的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位理論體系;主持完成了多項(xiàng)大型國(guó)家大地測(cè)量工程。先后獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng),省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)6項(xiàng)。發(fā)表論文300余篇,其中SCI收錄60余篇;出版學(xué)術(shù)專著2部,合著3部。曾獲求是杰出青年實(shí)用工程獎(jiǎng)、何梁何利科技進(jìn)步獎(jiǎng)——地球科學(xué)獎(jiǎng)、航天基金會(huì)“錢學(xué)森杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。2003年當(dāng)選國(guó)際大地測(cè)量學(xué)會(huì)會(huì)士,2018年當(dāng)選美國(guó)導(dǎo)航協(xié)會(huì)會(huì)士。

                      盧鋆,河南省開(kāi)封市人,工學(xué)博士,北京跟蹤與通信技術(shù)研究所高級(jí)工程師?,F(xiàn)任北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、國(guó)家北斗重大專項(xiàng)國(guó)際合作專家組副組長(zhǎng)、中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航年會(huì)組委會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事北斗系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證和國(guó)際合作等工作。中國(guó)航天科普大使,中國(guó)科協(xié)“科普中國(guó)·我是科學(xué)家”顧問(wèn)。獲多項(xiàng)省部級(jí)科技進(jìn)步成果獎(jiǎng),申請(qǐng)專利和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10余項(xiàng),發(fā)表論文30余篇。

                      張弓,中國(guó)空間技術(shù)研究院高級(jí)工程師。現(xiàn)任北斗衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師。長(zhǎng)期從事北斗衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)及型號(hào)研制工作。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng),發(fā)表論文 10 余篇,授權(quán)專利20余項(xiàng)。
             
                      高為廣,北京跟蹤與通信技術(shù)研究所副研究員。現(xiàn)任北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師助理、地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、應(yīng)用推廣與環(huán)境保障專家組副組長(zhǎng)。獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng) 10余項(xiàng),發(fā)表論文60余篇。

                      郭樹(shù)人,北京跟蹤與通信技術(shù)研究所研究員。現(xiàn)任北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、專家委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)總指揮、體系總體專家組組長(zhǎng)。獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng) 1項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng) 10余項(xiàng),獲北斗二號(hào)衛(wèi)星建設(shè)突出貢獻(xiàn)個(gè)人稱號(hào)。

                      張爽娜,中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員?,F(xiàn)任航天恒星科技有限公司項(xiàng)目經(jīng)理。長(zhǎng)期從事北斗系統(tǒng)應(yīng)用解決方案設(shè)計(jì)與推廣等工作。發(fā)表論文 20 余篇,授權(quán)專利 20余項(xiàng)。

                      來(lái)源:中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航年會(huì)

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