您当前的位置：首页 > GNSS > BDS > BDS

北斗三号关键技术及其发展趋势

添加时间：2019-01-31 10:57:40 来源：上海北斗导航创新研究院

　　
上海微小卫星工程中心研究员任前义

　　为什么说卫星导航系统是一个简单的数学系统，但又是非常复杂的工程系统？这主要是由用户的高精度要求所决定的。卫星导航以卫星作为基准点和信号源，为用户提供精确的位置和时间信息。用户通过测量多颗卫星之间的距离以获得自己的精确位置，因此需要卫星与卫星之间、卫星与地面之间维持精确的时间同步。卫星导航系统极其微小的时间和空间误差都会影响用户的定位精度。

　　用户终端位置的测量误差主要包括三方面：与卫星相关的误差、与信号传播相关的误差，以及与接收机相关的误差。作为卫星的研制方，我们主要解决的问题是卫星引入的轨道误差、星载原子钟误差，以及天线相位中心误差。天线相位中心误差可以精确标定，因此我们主要从卫星高精度导航时间生成、维持技术以轨道钟差两方面来论述。

　　如何衡量原子钟的性能？或者衡量其是否适用于导航卫星？主要根据原子钟的准确性，也就是频率的准确度来进行判断，同时要求原子钟具有良好的频率和频率稳定性。北斗二代采用了铷原子钟，北斗三代采用了氢原子钟结合铷原子钟的方式，解决了氢原子钟和铷原子钟的频率跟随问题。

　　对比原子钟的核心性能指标数据可以发现，北斗的氢原子钟与GPS、伽利略的原子钟是持平的，将来我们还将发展冷原子钟。冷原子钟作为空间原子钟的未来发展方向，无论从性能还是重量等方面考量，均适合用作导航星载原子钟。通过激光冷却技术将工作原子温度降到UK量级，从而提高原子钟的稳定度，整体性能提升了半个量级以上，准确度性能指标提高了一个量级以上。

　　由于北斗系统无法获得在轨卫星全弧段观测数据，进行轨道钟差联合解算，导致导航电文更新时间长，电文精度低。因此，我们通过使用星间双向测量数据支持星地联合定轨，并提高定轨精度。

　　对星间观测数据的测量主要通过稳定性指标衡量。稳定性要求小于0.1纳秒，以实现对定轨和钟差的计算，并使用重叠弧段进行定轨精度评估。URE的指标相对星地定轨模式降低了50%。针对用于时间同步的评估结果，在最极端的情况下，误差也可由4纳秒提升至1纳秒。将来的发展趋势主要包括发展高速星间链路、高低轨联合定轨与自主导航，以支持卫星进行集中式定轨。

　　北斗卫星是关乎国家安全和国民经济的重要基础设施。目前针对北斗卫星的时间生成与维持、轨道钟差的确定与预报，主要通过搭载高精度的氢原子钟，提高卫星钟差的解算精度来进行。未来导航卫星将会搭载更高精度的原子钟，以实现更高的测量精度和更大带宽的的星间链路，并提供导航增强服务。

上一篇：新导航全球启动北斗：还能继续提高精度
下一篇：没有了

图文推荐

北斗全球卫星导航系统的发展历程
中国北斗，我国自主建设的卫星导航系统。自1994年北斗一号立项以来，历经二十六载，从无到有......
各新基建协同作用，助卫星互联网加速发展
近年来，我国在遥感测绘、定位导航、科学实验等中高轨道卫星应用领域取得了一系列重大成果，如风......
俄考虑用人工智能提高卫星自主性
据俄罗斯国家航天集团公司中央机械制造科学研究所刊物《航天与火箭制造》登载的文章称，该研究所......
中国卫星导航系统应用落地再加速北斗不只是“导航”
几乎是前后脚，中国北斗在过去一个月内迎来两则重磅消息。8月31日，来自中俄卫星导航重大战略......
北斗产业发展现状与前景预测
展望未来30-50年，我们将以卫星导航系统的时空为基石，集成光学、声学、电学、磁学、机......
以应用促北斗产业“走出去”
2017年11月，北斗三号首批组网卫星以“一箭双星”方式成功发射入轨，截至目前已有16颗卫......
河南商丘：北斗基站通过验收
据河南省测绘地理信息局网站消息，商丘市新建的13座北斗导航定位基准站全部建成并通过省级验收......
深圳：应用北斗系统优化共享单车管理
近日，深圳市在南山区西丽街道、桃源街道、宝安区新安街道、西乡街道启动了共享单车高精度定点停......
智能车辆定位系统的关键技术是什么？
这似乎是个老问题，实际上也是个新问题。因为智能的问题，现在与无人驾驶密切相关，引出一堆新问......
接收机的主要组成和性能指标
接收机通常有接收机天线、射频（RF）部分、基带部分、电源部分和控制显示存储部分组成。接收机......

热门阅读