卫星导航系统的建设,是一个巨大、复杂、系统的航天工程,天上几十颗卫星,地上几十个地面站,还有数十亿级的用户在线使用,要把系统建设、运行、维护、应用好,需要国家政策有力的保障和雄厚的航天技术基础,并结合国家经济发展实际,制定严密细致的计划。
在我国由“大起来”向“强起来”的历史进程中,北斗系统按照“三步走”发展战略,和“先区域、后全球,先有源、后无源”的发展思路进行实施。
第一步,2003年建成了北斗试验系统,即北斗一号。全球卫星导航系统一般需要30颗以上的卫星组成星座,要解决十分复杂的工程难题;此外,卫星导航系统投资巨大,一经建成,一定要投入广泛应用,发挥效益。从2000年到2003年,我们共发射了3颗GEO卫星,其中一颗是备用星。北斗一号的建设,标志着我们国家成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家,使我们成功跻身于卫星导航这个行列中。
我们的第一步就是先探路,花很少的钱,建设需要卫星数量很少的试验系统,验证系统设计思想的正确性。通过北斗一号的建设和应用实践,逐渐建立北斗的科研队伍,包括卫星、火箭,尤其是非常重要的地面段的运行控制、应用推广,为后续工程的建设打下扎实的基础。
第二步,2012年前建成北斗区域系统,即北斗二号。北斗一号解决了我国在卫星导航领域“有无”的问题,积累了经验和技术,也取得了很好的应用。但北斗一号是有源系统,这就导致我们的用户机个头大、功耗大、易暴露,在定位、导航的精度、连续性、实时性、覆盖性上,与我们快速增长的应用需求还存在较大的差距。因此,我们要把区域有源试验系统发展成区域无源系统,在保留北斗特色的同时,进一步提升北斗的性能。
北斗二号世界首创了三种卫星的混合星座——用5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组成我们的北斗星座,不但保留了北斗一号的技术能力,还可以优先服务我国及周边,最终走向服务全球。
北斗二号于2012年12月27日正式提供服务,运行已5年半,系统总体运行稳定可靠,服务性能满足承诺指标要求,从未发生服务中断,定位精度由10米提升至6米。建设北斗地基增强系统,形成全国“一张网”,可提供实时厘米级高精度服务。建成全球连续监测评估系统,具备对北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略四大系统监测评估能力。为保证北斗二号系统持续平稳运行,未来两年内还将再发射2颗北斗二号备份卫星,确保服务性能稳中有升。
第三步,2020年建成北斗全球系统,即北斗三号。2017年11月,2018年1月、2月、3月,半年内成功发射四组8颗北斗三号卫星,北斗全球系统组网建设进入快车道。目前正在进行组网卫星的在轨测试、系统集成与性能评估,初步结果表明,卫星在轨状态良好,性能满足指标要求。北斗三号增加了星间链路、全球搜索救援等新功能,播发更优的导航信号,采用了新一代铷原子钟和被动型氢原子钟结合的方式,稳定度达到E-15量级,整体性能大幅提升。经过在轨测试,空间信号用户测距误差预计达到0.5米,系统定位精度将达到2.5米至5米。北斗特色RDSS服务容量提高10倍,用户发射功率降低至1/10,支持手机应用。
今后将持续推进以北斗系统为核心的综合PNT体系建设,争取到2035年,构建空天地海无缝覆盖、高精度安全可靠、万物互联万物智能的国家综合定位导航授时体系,显著提升时空信息服务能力,满足国民经济和国家安全需求,为全球用户提供更为优质的服务。