西安元素飛上太空 ——短報文通信 高精度定位授時測速 都離不開西安技術

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11月1日23時57分,北斗三號全球導航系統第17顆衛星在西昌衛星發射中心成功發射。位於西安太空基地的太空五院西安分院為該衛星提供了導航分系統、天線分系統、轉PO器分系統、星間鏈路等全部有效載荷產品。衛星上的這些「西安元素」將會讓定位、授時、測速更加高精度,短報文通信的服務能力極大提升。

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第17顆衛星是北斗三號全球導航系統的首顆GEO衛星(地球同步軌道衛星),所謂GEO衛星,就是指這顆衛星與地球自轉保持一樣的速度,與地球是相對靜止的。北斗三號全球導航系統的GEO衛星主要覆蓋大陸及周邊地區,除了提供基本導航服務、星間鏈路業務之外,還提供RDSS(無線電測定)業務。

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短報文通信 高精度定位授時測速

據西安分院北斗三號衛星副總設計師張立新介紹:「北斗GEO衛星能夠通過自身獨有的RDSS系統做到用戶有源定位、報文通信、位置報告和定時授時等功能,而這也是北斗系統的一大特色。」北斗系統的短報文功能,是系統獨創的特色。短報文通信在偏遠地區通信、位置報告和應急快速搜救等方面應用非常廣泛。相較於北斗二號衛星,北斗三號RDSS系統的性能有了大幅度的提升。太空五院西安分院北斗三號衛星總師助理宋志強說:「北斗二號時期,地面用戶進行短報文通信,需要帶著一個體積較大的終端,向衛星發射一定功率的信號,而這個地面終端的待機時間不會超過兩天。同時,那時候GEO衛星RDSS系統1小時只能滿足54萬用戶的短報文通信需求。到了北斗三號,地面用戶只需要約十分之一功率就能通過衛星發送短報文,地面終端不僅小而且待機時間長。衛星同時做到了1小時滿足1000多萬用戶的短報文通信需求。」

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氫原子鐘,是以氫原子為物理基礎建立的一套極度精密的電子設備,簡稱氫鐘。氫鐘在北斗三號全球導航系統上發揮著提供時間基準的作用,其穩定度直接關係著導航衛星的定位、測速和授時功能的精度。「北斗三號衛星上的氫鐘的精度可達到每100萬年才誤差1秒。」宋志強說:「導航衛星的高精度定位對時間準確性的要求非常高,如果時間基準有輕微的變化,則會出現幾米,甚至幾十米、上百米的定位誤差。」

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北斗三號全球導航系統中的原子鐘有兩種——氫鐘和銣鐘,銣鐘是在北斗二號衛星上已經全面應用的成熟產品,而氫鐘則是北斗三號衛星中才進行應用的,它的長期穩定性比銣鐘高出了10倍。在北斗三號全球導航系統的GEO衛星中,搭載了氫鐘和銣鐘兩種提供時間基準的產品,因此GEO衛星成為了整個北斗系統的時間基準衛星。

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