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北斗专家杨元喜院士在ICG+2016大会上详解北斗卫星导航系统和(BDS+)的发展新方向

发布时间:2021-12-29作者来源:金航标浏览:268

  

       2016727日至30日,由中国科学院上海天文台和上海交通大学联合主办的IAG/CPGPS国际GNSS+大会 (ICG+2016) ”在上海召开。在此次会议上,中国科学院院士杨元喜做了主题报告,通过五个方面详细介绍了关于北斗卫星导航系统,它们分别为:北斗卫星导航系统的背景与发展历程、北斗卫星导航系统(BDS)的发展新趋势、BDS+的概念与设想、BDS+可能性模式和BDS+的关键技术。北斗时空团队有幸亲临现场近距离学习杨院士的报告,以下是对这五点的概述, 内容由北斗时空根据杨元喜院士会议现场的英文演讲翻译编录


1、 北斗卫星导航系统的背景与发展历程

       中国的北斗卫星导航系统实施了“三步走”的发展战略,从1994年,启动北斗一号系统工程建设以来,北斗卫星导航发展已从原来的北斗一号系统发展到北斗全球系统(也称为BDS-3)。北斗一号系统采用了有源定位体制,可以为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务。北斗二号系统工程建设,于2004年启动,这套系统在兼容北斗一号技术体制基础上,增加了无源定位体制,可以为亚太地区用户提供定位、测速、授时广域差分和短报文通信服务。“北斗全球系统”目前拥有5颗卫星在轨测试,这5颗卫星共同发展星间链路等试验验证工作,并适时入网提供服务。“北斗全球系统”计划将于2018年,面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务;2020年前后,完成35颗卫星发射组网,可以为全球用户提供服务 。


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2、 北斗卫星导航系统(BDS)的发展新趋势

       着眼于未来,BDS面临着以下主要任务:建设完整的星座系统;升级地面运控中心,使之更加稳定;提高卫星原子钟的性能;提供全球的PNT服务;增加自主导航能力;增加新的信号频段;使之与其它GNSS的兼容与互操作;使BDS的星基增强系统也与其它GNSS广域增强系统兼容。

       为了完成这些任务,BDS将进一步发展星间链路技术、新的定轨策略、与星基增强系统的整合,以及多频信号体制。

3、 BDS+的概念与设想

       杨元喜院士对“北斗+”概念也做了详细的解读。“北斗+”有两种含义:一是指 “北斗+”应用,即北斗与其他电子产品的集成应用,或将北斗芯片嵌入到其他服务终端、服务产品中,形成在北斗位置服务基础上的其他更多功能服务与应用;二是指北斗与其他导航系统集成,如与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲Galileo系统、惯性导航、天文导航、物理导航等形成多系统集成定位导航授时(PNT)体系,从而形成全球无缝PNT服务体系,其连续性更强、可观测性、稳健性都将得到有效提高“。

       总而言之,“北斗+”的核心要素便是:多信息源、稳健的运控系统、整合的传感器、自适应的数据融合和智能和统一数据的PNT服务。

       北斗卫星导航系统(BDS+)的可能性模式基于以上论述,杨院士进一步介绍了“北斗+”的可能性模式。包括与多个GNSS系统的兼容与互操作、与地面无线电导航系统(Doppler/ROLAN/TACAN/Omega/甚高频VOR/Alpha/Wi-Fi等)的整合、与惯性导航系统的整合、与其它导航手段或者时空信息生成手段(微型原子钟、地磁、重力、成像、地理信息、声纳、天文信息等)的整合、以及与量子定位系统(Quantum Positioning System,QPS)的整合。

       下图呈现了基于这些模式的“北斗+”架构

 

4、北斗卫星导航系统(BDS+)的关键技术

       杨院士分享了“北斗+”各类模式中可能会应用到的关键技术,包括超稳定的芯片级原子钟、超稳定的IMU、芯片集成多感应器、QPS和组合PNT、自适应数据融合和在多模PNT信息数据融合中的并行计算等。

       在报告的最后,杨院士再一次强调未来“北斗+“的各项优势,并表示“北斗+”时代的到来不仅能带动产业发展,更会形成巨大的应用潜力。

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