雷雨
武警工程大学乌鲁木齐校区/乌鲁木齐/830049
摘要:本文在梳理北斗通信技术的发展历程的基础上,介绍了其基本组成和特色功能,北斗通信技术不但安全稳定,独具特色,其渐进式螺旋式发展模式符合中国国情和技术发展状态,这一点要优于GPS的一体化发展模式。从军事视角出发,北斗通信技术已运用到军事领域内的精确制导、方位识别、演习训练、指挥协同、抢险救援、后勤保障等各个方面,特别是武警部队在遂行处突反恐任务中,随着北斗系统的不断列装,部(分)队遂行任务的速度更快、精度更高、保障更好。
关键字:北斗、通信技术
一、北斗通信技术的发展现状
北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务和拓展人类活动、促进社会发展的重要空间基础设施。
(一)发展历程
20世纪九十年代,美国GPS和俄罗斯格洛纳斯实现了全球组网,牢牢占据先发优势,中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了三步走发展战略。
1994年,北斗正式启动建设。2000年到2003年我们发射了三颗静止轨道卫星,它们在赤道面上,距离地球大概36000公里,这是北斗一代。北斗一号解决了“从无到有”的问题,解决了我国境内及周边的4个W的服务问题:when、where、who和what。
2012年12月27日,北斗二号卫星导航系统建成,它由14颗卫星组成,其中有5颗静止轨道卫星,5颗倾斜轨道卫星,另外还有4颗中圆轨道卫星,它可以覆盖中国和亚太地区,解决了从境内到亚太、从局部到区域的导航定位问题;从有源定位到无源定位的问题。
2020年6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星,至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署圆满完成,比原计划提前半年正式跻身世界四大全球导航系统行列,向全球用户提供全天候、全天时、高精度定位导航授时服务。
2020年初,新冠肺炎疫情爆发,在危难时刻,北斗系统火线驰援武汉市火神山、雷神山两大医院建设,它用高精度保证了多数测量工作的一次性完成,为建设工作节省了大量的时间,保证了抗疫主阵地建设地迅速完成,体现了北斗的智慧与力量。2035年前还将建设完善更加发展、更加融合、更加智能的综合时空体系。
(二)基本组成
北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。
1、空间段。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。
2、地面段。北斗系统地面段包括主控站、时间同步注入站和监测站等组成。
3、用户段。北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端产品、应用系统与应用服务等。
(三)发展特色
北斗现在是功能最丰富的导航系统,没有之一。
1. 安全稳定。北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其是低纬度地区性能特点更为明显。
另外,北斗系统提供多个频点的导航信号,能够通过多频组合使用等方式来达到抗干扰和抗多路径效应,从而提高服务精度。
2.提高精度。导航系统要想提供高精度的位置,就要提供高精度的轨道,这就要统一于一个高精度的坐标系统。为了维持好北斗的坐标系统,地面要设置很多监测站。为了防止监测站的坐标误差送到北斗卫星轨道上,北斗每年对地面监测站的坐标更新一次。
北斗按照国际海事组织的相关建设标准,在6颗卫星上携载了搜救载荷,可以提供全球搜救服务。国际海事组织承诺在数小时数海里范围内找到求救人员,而北斗可以在数米范围内找到求救人员。在此基础上,我们还增加了反向链路的功能。它是指当遇到紧急情况需要搜救时,北斗可以告诉用户已经收到了求救信息,并可以告诉用户距离最近的搜救队有多远、需要用时多久可以搜救到用户。这一点对于求救人员不仅是心理上的安慰,更是对保存设备的电量非常重要。
3.短报文服务独一无二。北斗三号上设计了全球短报文功能,在14颗卫星上携载了全球短报文载荷,在海洋、沙漠等没有网络也没有地面基站的地方可以给地面及地面以上1700公里这个大范围的用户提供短报文通信。
4.破解地面布站的难题。太空中的卫星要想提供精确的定位服务,离不开地面站的检测,但北斗设计了星间链路,让卫星与卫星之间进行对话,互相测量距离、互相通联信息,就可以只在中国境内建立少量跟踪站的情况下为全球提供高精度轨道和钟差,这种情况比推算出来的数据精确度提升一倍,并且与全球建立跟踪站的精确度相同。
二、北斗定位系统在军事行动中的应用
北斗导航系统已运用到军事领域内的精确制导、方位识别、演习训练、指挥协同、抢险救援、后勤保障等方面,特别是武警部队在遂行处突反恐任务中,随着北斗系统的不断列装,部(分)队遂行任务的速度更快、精度更高、保障更好。
从作战指挥角度看,作战指挥就是指挥员运用兵力兵器在一定的空间和时间内达成一定军事目的的活动,在科学技术不发达的时代,这是一个相当大的难题,战争史上士兵迷失方向、找错队伍、机动失误等现象屡见不鲜,而导航定位系统的建立从根本上杜绝了这一现象,北斗定位通信技术主要军事方面应用如下:
1.单兵或部队定位。北斗导航定位接收机可以做到小型化、手持式,因而携带方便,它还可与其他手持式通信设备组合在一起,是野战部队和机动作战部队不可缺少的装备。
2.导航。北斗卫星定位与惯性制导相结合,将是军用飞机上普遍采用的一种导航方式,这种导航方式可由北斗卫星提供精确的位置和速度信息,而惯性制导因不易受到干扰,可在无北斗信号时提供导航信号并使系统迅速更新。
3.地面作战行动。北斗定位系统本身所具有的精确性可确保进行精确的位置勘察、配置炮兵、目标探索和定位。全球定位系统在作战地域内建立“共同坐标”、“共同时间”,帮助建立“共同指令”并且可协助实施协同行动。
4.海上行动。运用北斗导航定位系统,舰艇和潜艇可精确地判定自己的位置,这有助于在港口作业的安全和通过受限水域时所需的导航;结合使用激光测距仪和高精确的定位信息,可对海岸线进行精确勘察;使用空间定位、速度矢量、时间和导航支援,有助于海上集结、海上营救和实施其他行动。
5.空中作战行动。全球导航定位系统提供的位置、速度矢量、时间的有关信息可提高空投、空中加油、搜索和营救、侦察、低空导航、目标定位、轰炸和武器发射的效能;可为己方飞机通过作战地域设定更为精确的空中走廊;可提高各种空射武器的精确度。星基增强就是让飞机可以实现盲降的定位导航功能,即使因为天气看不见跑道,也能将跑道的位置与高程精确在厘米级范围内,使得飞机可以精准降落。
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