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定位导航、授时、短报文“撑起”北斗应用

发布时间:2020-10-09 15:26


定位和导航:高精度信号已公开发布

提及北斗的功能,定位导航”经常并提。但二者的概念其实并不相同。定位是导航的基础,导航是定位的应用;定位是“告诉你在哪”,导航是“告诉你如何从现在所处的位置,去你想要去的地方”。

简单来说,导航需要定位后,再结合地图和算法来规划到达目的地的路线。

以定位为例,大型的基建工程,例如高铁、大桥、机场的建设以及后期我的变形监测等,都需要卫星定位。

例如,桥梁建成后由于行车荷载、风力、温度自然灾害等外界因素,以及混凝土收缩徐变、老化碳化、钢筋松弛锈蚀、墩台基础沉降等内在因素的影响,不可避免地将产生几何变化、内力变化和索力变化等各种效应。如果这些变化过大,超过了桥梁能够承受的安全范围,将会产生灾难性的后果。为了确保桥梁运营安全,必须对桥梁的变形状况长期监测。北斗卫星导航系统,可以实现这种长期监测。一旦变形量指标超标,可马上发出警报。


精度能够达到多少?在全球范围内,北斗的定位精度达到水平10米、高程10米;测速精度为0.2米每秒。亚太地区,定位精度水平5米、高程5米(以上均为95%置信度)。实测结果表明,北斗系统服务能力全面达到并优于上述指标。

此外,北斗在地基增强服务方面,结合交通、测绘、地震、气象、国土等行业监测站网资源,已建成2000多个基准站,提供实时米级、分米级、厘米级等增强定位精度服务;已经在国土测绘、形变监测、精准农业、车道级导航等应用领域开始规模化应用。厘米级和毫米级的高精度服务,会带来定位应用方面多大的变化,比如说车道级导航,甚至楼房的形变监测等方面都会有很好的应用。


授时:从电网到股市,北斗能提供“纳秒级时钟

“授时,就是给出准确的时间,对一些仪器设备来说就是进行时间的校准。北斗如何提供授时?北斗卫星上一般搭载3到4台高精度(约0.3纳秒级)原子钟作为基准时间源。卫星播发的电文中含有轨道坐标和卫星时间,结合接收机的空间坐标,通过求解方程组,就能够实现授时功能。“北斗授时精度可达到10纳秒级,这一精度与GPS相当。

时间基准有多重要?一条100公里的500千伏输电线路,如果两端电压相量测量的时间基准差0.1毫秒,就可能产生27万千瓦的功率差异,相当于30多万户城镇三口之家的平均用电;电力系统故障分析时,要求变电站时间同步精度优于1微秒,否则可能导致错误的故障原因分析结果。


短报文:用导航卫星“发短信”

“短报文”服务是国外其他卫星导航系统均不具备的,堪称北斗特色。简单地说,GPS等系统对于用户来说,只能接收卫星发出的信号,但无法向卫星发信息。而北斗的短报文功能可以实现双向通信,以类似于手机短信的形式,只要在服务范围,就能够将“短信”发到卫星上。

在手机短信都使用越来越少的今天,为什么北斗的短报文功能被如此看重?显然,短报文服务并不是面向城市普通用户“上网聊天”的。它主要面向普通移动通信信号不能覆盖的地区(如无人区,荒漠,海洋,极地等)或通信基站遭受破坏的情况(如地震,洪水,台风等)。

渔业是北斗短报文应用的重要领域。在没有移动通信信号的海域,使用北斗系统短报文功能,渔民能够通过北斗终端向家人报平安,有力保障了渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护。2019年的中国卫星导航年会上,冉承其提到,全国7万余艘渔船和执法船安装北斗终端,累计救助1万余人。

标签:北斗授时授时系统北斗定位精度

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