姓名： 李凱 ? 學號：17021211112
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【嵌牛導讀】：任何一個大國重器的誕生，似乎都避免不了和發(fā)達國家同類產(chǎn)品拼力比試盔性、同臺競爭甚至“掰手腕”的命運，作為要走進尋常百姓家的導航利器，北斗更是如此级遭。11月5日晚芬位，我國最新一代導航衛(wèi)星北斗三號首次發(fā)射后龙巨，人們便迫不及待想知道走向全球的中國北斗笼呆，究竟能否和GPS一決高下。
【嵌牛鼻子】：北斗 ?GPS
【嵌牛提問】：北斗的優(yōu)勢在哪里恭应？北斗的未來前景如何抄邀？
【嵌牛正文】：
“大腦”：數(shù)十顆北斗衛(wèi)星“天上漂”如何不擅離職守耘眨？
作為北斗三號衛(wèi)星的打造者昼榛，中國航天科技集團五院的專家給出過這樣一個比方——
如果把衛(wèi)星類比成人的話，那么衛(wèi)星的控制系統(tǒng)就相當于人的“大腦與神經(jīng)組織”剔难，指揮肢體完成各種工作胆屿；衛(wèi)星推進系統(tǒng)相當于人的“肌肉組織”，推動肢體完成各種工作偶宫；而能源系統(tǒng)相當于人的“血液循環(huán)組織”非迹，為大腦和肢體提供能量。
而為整個衛(wèi)星提供時間基準纯趋、維持時間準確性的守時設備——原子鐘憎兽，則相當于人的“心臟”冷离，可謂“沒有原子鐘就沒有全球導航”。衛(wèi)星之間的鏈路技術纯命，相當于人的“靈魂”西剥，讓人與人遠距離之間也能夠相互感應，彼此惦記亿汞，做到“心有靈犀”瞭空。
先說“大腦與神經(jīng)組織”。這關乎不少人的一個疑問疗我，即“數(shù)十顆北斗衛(wèi)星同時在天上漂咆畏，他們如何做到不擅離職守？”
答案是吴裤，他們非尘烧遥“自律”，知道自己該待在什么地方麦牺。而這種“自律”就得益于被稱作衛(wèi)星“大腦與神經(jīng)組織”的控制系統(tǒng)钦讳。
按照中國航天科技集團五院北斗三號副總設計師高益軍的說法，控制系統(tǒng)就是衛(wèi)星在天上保持正確軌道枕面、正確姿態(tài)的“總指揮”愿卒，它實時搜集衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)信息，一旦發(fā)現(xiàn)有所偏離潮秘，就指揮自己回到正常狀態(tài)琼开。
高益軍說，有了這個北斗三號的控制分系統(tǒng)枕荞，就相當于增加衛(wèi)星“至少60天”的完全自主運行能力柜候。這意味著，一旦地面測控站出現(xiàn)故障期間躏精，北斗衛(wèi)星仍能夠正常在軌工作渣刷。
“這樣大大減少了對地面站的依賴，成就‘可視’范圍外對衛(wèi)星的控制矗烛。并大大降低系統(tǒng)的運行管理成本辅柴，當然這也給衛(wèi)星控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)帶來了很大的難度〔t吃！备咭孳娬f碌嘀。
值得一提的是，此次北斗三號研制任務中歪架，控制系統(tǒng)國產(chǎn)化單機達100%股冗，分系統(tǒng)國產(chǎn)化元器件占90%以上——這是高益軍透露的一組數(shù)據(jù)。他說：“控制系統(tǒng)里沒有一臺進口產(chǎn)品和蚪≈棺矗”
至于衛(wèi)星的“血液循環(huán)組織”烹棉，有一個重要的組成部分，名為“二次電源”怯疤，它將衛(wèi)星上一次太陽能或電池的電能進行轉換峦耘，并通過星上線纜網(wǎng)——相當于衛(wèi)星的“血管系統(tǒng)”，輸送到各種電子設備旅薄。
按照中國航天科技集團五院510所專家的說法辅髓，電子設備有什么樣的口味，他們就有什么樣的“電能菜譜”少梁，讓衛(wèi)星電子設備“大快朵頤”洛口，來完成在太空中的表演。
“心臟”：精確定位的前提是一只“300萬年1秒誤差”的鐘
不少人談及北斗凯沪、GPS等衛(wèi)星導航系統(tǒng)第焰，第一個疑問就是“天上的‘星星’是如何‘看到’我們的位置，又怎么能如此精準地‘指引’我們的方向妨马？”
這就不得不提到被稱作衛(wèi)星“心臟”的原子鐘挺举，導航系統(tǒng)幾乎都是依靠它來“掌握”時間的精度。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風說烘跺，時間精度就是衛(wèi)星導航的“命門”湘纵，天地間時間越同步、誤差越小滤淳，定位精度越高梧喷。
然而，在北斗導航衛(wèi)星發(fā)展初期脖咐，我國并不具備研制生產(chǎn)星載原子鐘的能力铺敌。楊長風說，過去屁擅，只有少數(shù)國家能夠制造衛(wèi)星導航系統(tǒng)使用的高精度原子鐘偿凭，但對我國實行嚴格限制，甚至直接禁運派歌，“這才倒逼我們研制能夠上星的原子鐘”弯囊。
直到北斗二號建設時，他國壟斷才被徹底打破硝皂。如今常挚，北斗三號建設大幕拉開，我們也迎來了最新一代原子鐘——“銣原子鐘”稽物。
所謂“銣原子鐘”，是以銣原子躍遷為物理基礎建立的一套極度精密的電子設備折欠，簡稱“銣鐘”贝或。其穩(wěn)定度吼过，直接關乎導航衛(wèi)星的定位、測速和授時功能的精度咪奖，甚至可以說盗忱，直接決定著導航衛(wèi)星的成敗。
楊長風說羊赵，北斗三號所配備的銣鐘趟佃，其穩(wěn)定度達到E－14量級，“這相當于300萬年只有1秒誤差”昧捷。
中國航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設計師王平說闲昭，這一技術進步，直接推動了我國全球導航系統(tǒng)定位精度靡挥，由之前“區(qū)域系統(tǒng)”的10米序矩，跨越到后續(xù)“全球系統(tǒng)”米級分辨率，測速和授時精度同步提高一個量級跋破。
五院原子頻標領域首席專家賀玉玲博士透露簸淀，當前，中國航天科技集團五院西安分院正在研制甚高精度銣原子鐘毒返，爭取未來將導航衛(wèi)星的定位精度租幕、授時精度再提高一個量級，屆時拧簸，這種追求精度極致的探索令蛉，或將帶動新興產(chǎn)業(yè)和新興社會應用的出現(xiàn)。
“靈魂”：離“天地之間萬物互聯(lián)”不遠了
當然狡恬，只有一顆衛(wèi)星不足以稱之為系統(tǒng)珠叔。我們常說的北斗，是中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的簡稱弟劲，不是指一顆衛(wèi)星祷安，以北斗三號這一代為例，按照計劃兔乞，要到2020年汇鞭，完成30多顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射，才能構成全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)庸追，實現(xiàn)所謂的全球服務能力霍骄。
另一個容易被忽略的細節(jié)是，除了空間段這30多顆衛(wèi)星淡溯，整個北斗系統(tǒng)還包括地面段和用戶段读整，前者有地面基準站，后者有用戶終端咱娶。
這就引出一個問題米间，即我國很難像GPS那樣强品，在全球大范圍建立地面站，為解決境外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸通道屈糊，似乎只能從“星間鏈路”下手——在衛(wèi)星之間搭建的通信測量鏈路的榛，實現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通逻锐。
這就是說夫晌，雖然我們“看不見”處在地球另一面的北斗衛(wèi)星，但通過北斗衛(wèi)星的星間鏈路昧诱，同樣能和它們取得聯(lián)系晓淀。
五院西安分院北斗導航副總設計師張立新說，星間鏈路技術就好比讓北斗三號“太空兄弟手拉手”鳄哭，不僅相互間通信和數(shù)據(jù)傳輸要糊，還能相互測距，自動“保持隊形”妆丘，可以減輕地面管理維護壓力锄俄。
當然，星間鏈路并非只是“地面站難以大范圍建設”的權宜之計勺拣，也是掌握著“主動出擊”“自主導航”的關鍵奶赠。
所謂自主導航，就是指“即使地面站全部失效，30多顆北斗導航衛(wèi)星也能通過星間鏈路提供精準定位和授時，地面用戶通過手機等終端仍舊能進行定位及導航”夯秃。
張立新說，由于北斗導航衛(wèi)星的地面站較少苇经，地面系統(tǒng)的全球連續(xù)完好性監(jiān)測，和實時告警的時間一般需要“數(shù)十秒到幾小時”宦言，而衛(wèi)星上的直接監(jiān)測預警扇单，僅僅需要幾秒鐘的時間。
在他看來奠旺，衛(wèi)星自主完好性監(jiān)測蜘澜，是北斗三號的一項新技術，相較于美國的GPS响疚、俄羅斯的格洛納斯以及歐洲的伽利略等導航衛(wèi)星系統(tǒng)鄙信，中國北斗在世界上首次實現(xiàn)了衛(wèi)星的在軌完好性自主監(jiān)測功能。
此外忿晕，北斗三號的星間鏈路系統(tǒng)装诡，還能與其他類型衛(wèi)星相關聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量可達上百顆。張立新說：“這對于構建我國的天基綜合信息網(wǎng)慎王，實現(xiàn)我國衛(wèi)星之間聯(lián)網(wǎng)具有不可小覷的作用蚓土『晔蹋”
他以遙感衛(wèi)星為例赖淤，遙感衛(wèi)星對全球的地面進行測繪，但只有衛(wèi)星經(jīng)過國土境內時谅河，才能將其收集到的圖片信息傳回地面咱旱，而在天基綜合信息網(wǎng)中，遙感衛(wèi)星就能夠以北斗導航衛(wèi)星的星間鏈路為“通道”绷耍，實現(xiàn)信息的實時傳輸吐限，互通天地信息。
如此褂始，也就離我們所說的“天地之間萬物互聯(lián)”不遠了诸典。
