探索北斗系統(tǒng)科技之旅
第二段旅程即將揚帆~
帶上您的好奇心和想象力
領略北斗系統(tǒng)的科技魅力
▲夜空中的衛(wèi)星發(fā)射
古人云“道生一，一生二，二生三，三生萬物”。北斗系統(tǒng)的發(fā)展中蘊含了很多與“三”有關的奧秘，探尋北斗系統(tǒng)與“三”奧秘之旅即將啟程，一起踏上這段奇妙的科技之旅吧~
“三步走”戰(zhàn)略
▲太空衛(wèi)星
中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)實施“三步走”戰(zhàn)略
第一步：北斗一號，解決有無
1994年，啟動北斗一號系統(tǒng)建設；2000年發(fā)射2顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星，建成系統(tǒng)并投入使用，采用有源定位體制，為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務；2003年，發(fā)射第3顆地球靜止軌道衛(wèi)星，進一步增強系統(tǒng)性能。北斗一號，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現(xiàn)從無到有，使中國成為繼美、俄之后第三個擁有衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。
第二步：北斗二號，區(qū)域無源
2004年，啟動北斗二號系統(tǒng)建設；2012年，完成14顆衛(wèi)星、即5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球軌道衛(wèi)星(IGSO)和4顆中圓地球軌道衛(wèi)星(MEO)的發(fā)射組網。北斗二號在兼容北斗一號技術體制基礎上，增加無源定位體制，為亞太地區(qū)提供定位、測速、授時和短報文通信服務。
北斗二號創(chuàng)新性構建了的5GEO+5IGSO+4MEO的中高軌混合星座架構，為全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展提出了新的中國方案。
第三步：北斗三號，全球服務
2009年，啟動北斗三號系統(tǒng)建設；2020年，全面建成北斗三號系統(tǒng)。北斗三號系統(tǒng)是由3GEO+3IGSO+24MEO構成的混合導航星座，系統(tǒng)繼承有源服務和無源服務兩種技術體制，為全球用戶提供基本導航（定位、測速、授時）、全球短報文通信和國際搜救服務，同時可為中國及周邊地區(qū)用戶提供區(qū)域短報文通信、星基增強和精密單點定位等服務。
北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，是在結合我國國情和不同階段技術經濟發(fā)展實際提出的發(fā)展路線，北斗系統(tǒng)的成功實踐，走出了在區(qū)域快速形成服務能力、不斷擴展為全球服務，具有中國特色的衛(wèi)星導航發(fā)展道路，豐富了世界衛(wèi)星導航的發(fā)展模式和發(fā)展路徑。
“三部分”構成
北斗系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分構成。
空間段：北斗導航衛(wèi)星持續(xù)發(fā)射載有導航電文的無線電波，提供給地球上的各種接收機來應用。
地面段：為追蹤及控制北斗導航衛(wèi)星的運轉，在地面設置了主控站、注入站和監(jiān)控站，主要工作是收集數據，計算導航信息，監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，調度衛(wèi)星，修正與維護每顆衛(wèi)星的各項參數數據等。
用戶段：包括北斗系統(tǒng)用戶終端以及與其它衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端。可以追蹤北斗導航衛(wèi)星，并實時地計算出接收機所在位置的坐標、移動速度及時間。
“三球交匯”原理
導航衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。
地球上的北斗用戶接收機同時測量自身到至少三顆衛(wèi)星的距離；各衛(wèi)星的位置通過導航電文播發(fā)給用戶；以衛(wèi)星為球心，距離為半徑畫球面；三個球面相交得兩個點，根據地理常識排除一個不合理點即得用戶位置。
目前，國際上四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（美國GPS、我國北斗系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS和歐洲Galileo）均是采用這種三球交匯的幾何原理實現(xiàn)定位。
“三頻服務”信號體制
北斗系統(tǒng)是全球第一個提供三頻信號服務的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，GPS使用的是雙頻信號，這是北斗的后發(fā)優(yōu)勢。使用雙頻信號可以減弱電離層延遲的影響，而使用三頻信號可以構建更復雜模型消除電離層延遲的高階誤差。同時，使用三頻信號可提高載波相位模糊度的解算效率，理論上還可以提高載波收斂速度。正因如此，GPS系統(tǒng)也在擴展成三頻信號系統(tǒng)。
測速授時“三要素”
位置信息(Position)、速度信息(Velocity)和時間信息(Time)是構成北斗信息服務的“三要素”。
位置信息：北斗系統(tǒng)可向全球提供優(yōu)于10米的定位服務，亞太地區(qū)定位精度達到5米。北斗系統(tǒng)提供的位置信息服務，輸出結果為“經度、緯度、高程”或者“x，y，z”，不管哪種輸出形式，恰好都是“三個參量”，一個不多，一個不少。同時，通過精密單點定位、星基增強、地基增強等方式，可將定位精度提高到米級、分米級乃至厘米級。
速度信息：北斗系統(tǒng)提供的測速精度能力優(yōu)于0.2米/秒。
時間信息：北斗系統(tǒng)可為用戶提供優(yōu)于20ns的授時服務，在此基礎上利用差分授時、雙向比對等技術手段，可進一步提升授時精度。
執(zhí)法儀與北斗“三優(yōu)勢”
定位數據的安全性
北斗系統(tǒng)可以保障國家在導航領域的獨立性和安全性，北斗的地面監(jiān)控部分只建在中國境內，可以在不受外界干擾的情況下提供安全可靠的定位導航服務。在處突維穩(wěn)的關鍵時刻，警員可以無間斷獲取精準定位、導航等信息，且日常區(qū)域內警力分布、高級警官活動軌跡等敏感信息避免泄露、被跟蹤或者被故意偏差導航。
目標定位的準確性
先來看目前北斗的精度，北斗導航系統(tǒng)在全球范圍定位精度優(yōu)于10米、測速精度優(yōu)于0.2米/秒、授時精度優(yōu)于20納秒、服務可用性優(yōu)于99%，亞太地區(qū)的精度可以在2-5米。相比于gps系雙頻信號系統(tǒng)，北斗是首個播發(fā)三頻信號的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，三頻可以形成更多的組合觀測量更好的抵消時鐘偏差和多徑效應，提高周跳探測和修復、整周模糊度解算，從而獲得更高精度的載波相位觀測值來進行精密相對定位解算使，因此相比于GPS使用的是雙頻信號，三頻信號使北斗具有更強的后發(fā)優(yōu)勢。
衛(wèi)星授時零延遲性
執(zhí)法儀的校時有兩種方式：網絡校時和衛(wèi)星定位校時，通常情況下這兩種都會打開，在定位的同時，完成時鐘同步。我國北斗衛(wèi)星時間和 GPS 系統(tǒng)時間一樣，屬于原子時，精度為北斗導航衛(wèi)星的原子鐘，一千萬年僅誤差一秒。
高新興北斗的創(chuàng)新應用
基于北斗系統(tǒng)的高精度、高可靠的定位、導航、授時服務等優(yōu)勢，高新興積極推進產品的研發(fā)與實踐應用，創(chuàng)新推出了基于北斗全流程音視頻新質解決方案，亮點之一是打造出“全國（省、市）精準位置一張圖、場景數據通信一張網、案件時間線索一條線”的北斗應用體系格局；系統(tǒng)架構由北斗型數據采集終端設備、具備北斗地圖應用的數據匯聚設備以及含有北斗服務在內的業(yè)務綜合管理平臺組成，建設基于北斗全流程音視頻規(guī)范執(zhí)法新質綜合指揮系統(tǒng)，優(yōu)化警力指揮調度，提高出警效率。
高新興單北斗執(zhí)法記錄儀，支持人臉車牌離線識別、實現(xiàn)快速布控；支持全域定位+北斗定位、實現(xiàn)精準定位，支持融合對講、實現(xiàn)快捷指揮調度，支持聲紋結構化，以音搜音，快速識別判定執(zhí)法事件；并將定位信息上傳到指揮中心，方便案情態(tài)勢研判、指揮調度及周邊增援，為民警現(xiàn)場執(zhí)法提質增效。
文章綜合《北斗網》、《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)》等綜合報道
