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北斗“吉星”不一般

日前,我國成功發射第41顆北斗導航衛星。這顆衛星是目前北斗導航家族中“功能最強”的導航衛星,作為北斗全球衛星導航系統地球同步軌道(GEO)首發星,也獲得了“吉星”(GEO軌道導航衛星的諧音)的昵稱。

經濟日報記者從中國航天科技集團有限公司五院了解到,作為北斗三號衛星導航系統的高軌首發星,“吉星”除了具備傳統導航衛星的功能外,還身懷多項絕技,具有廣闊應用前景與劃時代的意義,是我國作為負責任的航天大國的重要標誌之一。

“吉星”的第一項絕技,與廣受關注的自動駕駛有關。

要想實現自動駕駛,車輛必須實時、精準地“知道”自己的位置,如此才能放心上路。而使用普通導航衛星進行定位時,會有幾米甚至十幾米的誤差,遠達不到上路行駛的安全要求。這就需要在地面建設基準參考站,通過“地基增強”以消除定位誤差。基準參考站不會跑,需要把自己的衛星定位資訊和實際位置間的誤差實時“廣播”出去,周邊用戶才能據此去粗取精,獲得精密定位資訊。然而,一座基地台只能覆蓋周圍幾十公里區域,靠大量建設基地台來實現精準定位,不僅耗資巨大,還無法實現熱點地區的全覆蓋。想象一下,如果你坐著自動駕駛汽車開出了“定位服務區”,後果將十分可怕。

此時,“吉星”的衛星精密單點定位業務優勢就很明顯了。北斗三號衛星副總設計師劉天雄介紹,在天上靜止的“吉星”,可以像其他通信衛星那樣,向地面穩定地廣播導航差分,以及完好性增強信號。這樣一來,僅需以全國已有的北斗導航衛星地面站為參考,得出各地導航誤差,再通過“吉星”播發精密單點定位信號告知用戶,即可實現動態分米級、事後厘米級的定位服務,足夠汽車自動駕駛、船舶精準停泊等場景使用,還省下了大規模建設基地台的費用。

“吉星”的另一項絕技,是面向民航等用戶開展衛星導航服務“星基增強”。

與自動駕駛、精準農業等應用場景不同,民航對導航信號完好性要求嚴苛。完好性,簡單地說,就是給我的導航信號要靠譜,萬一不靠譜也要盡早告訴我。班機在航路上飛行時,導航信號偶爾中斷並無大礙;可在飛機起飛和降落過程中,如果導航信號消失或出現偏差誤導飛行員起降操作,那可不得了。

“吉星”會通過兩個頻點播發符合國際民航組織標準的星基增強信號,進一步提升衛星系統定位精度,並增強導航信號的完好性。北斗三號衛星總體主任設計師潘宇倩介紹,“萬一導航信號出現問題,‘吉星’也會在6秒的安全時間內通知用戶,切換其他導航信號”。

此前,僅有美國、歐洲等極少數國家具備向民航提供星基增強業務的能力。“吉星”面向民航等用戶的星基增強業務,標誌著我國在衛星導航領域又取得了重大突破,將為國內外民航用戶提供花費更低、可用性更高的導航服務,將帶來巨大的經濟和社會效益。

北斗衛星導航系統的應用首次為人們所廣泛關注,是在汶川大地震救援中。當時,地面通信設施遭到嚴重破壞,救援部隊利用北斗短報文通信發出了第一條來自災區的資訊,將災情和受災位置準確報告給救災搶險指揮部。中國北斗“既知道我在哪、又知道你在哪”的“導航、通信一體化”優勢,給各應用方留下了深刻印象。10年過去了,北斗短報文通信功能已廣泛應用於交通、電力等各行業,特別是在保護我國漁民、維護國家海洋權益上,發揮著重要作用。

如今,“吉星”不僅在導航信號上兼容北斗二號,為傳統用戶提供一如既往的導航服務,在短報文通信功能上也有了新突破——通信能力提升10倍,單次可發送1000多個中文字元,實現了從“簡訊”到“微信”的跨越,足以將突發情況的情節一次性說清楚。此外,“吉星”還可發送圖片等資訊,應用場景將更為豐富。

潘宇倩介紹,“吉星”的接收信號能力也大幅增強,使用戶終端的發射功率降低了10倍,實現了用戶終端小型化,並可以與當前11位手機號碼互聯,大大提高了用戶體驗。(經濟日報記者 薑天驕)

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