【專題一】以北斗系統為核心的定位導航授時PNT體系

2019.06.27 , 瀏覽次數: 5855

以北斗系統為核心的定位導航授時PNT體系

 

隨著人類文明的發展,對位置和時間的信息需求日益增長,定位導航授時PNT技術應運而生并逐漸發展壯大,定位導航授時PNT技術水平的高低,成為綜合國力考量的重要戰略標志。以北斗系統為核心的定位導航授時PNT體系已經上升為國家戰略,目前正處于研究階段,未來中國將加快其建設速度,預計在2030年前后,構建國家綜合PNT體系,為全球用戶提供更為優質的服務。

       

    定位導航授時PNT體系基本概念:

定位導航授時PNT體系即定位(Positioning)、導航(Navigation)、授時(Timing)組成的時空體系,是我們得以在紛繁信息中準確描述時間和空間的關鍵技術。

 

定位導航授時PNT體系基本框架:

基準層:是建立和維持同意時空基準的手段和技術;

系統層:是面向用戶播發和傳遞時空信息的基礎設施和手段;

應用層:是為用戶提供位置、時間信息及服務的終端、傳感器和服務系統等;

支撐層:是支撐系統穩定運行和保障用戶可靠使用的獨立設施和手段。

 

國家定位導航授時PNT體系組成:

服務提供系統:北斗衛星導航系統、天基增強系統、地基增強系統、

              廣域備份系統、室內及遮擋區域導航系統、水下導

              航系統、深空導航系統;

基礎支持系統:時空基準維持與傳遞系統、全球基準數據獲取與服

              務系統、系統監測/評估/預警服務網絡;

用戶自主導航手段:慣性導航、原子鐘、地磁/重力導航、圖像/地

                  形匹配導航等。

 

北斗系統與定位導航授時PNT關系:

北斗系統是國家PNT體系的核心,北斗系統能提供時間/空間參考以及各種與位置相關的實時動態PNT信息,提升PNT系統的服務范圍和服務性能,保證PNT服務的可用性、連續性和可靠性;

PNT體系是國家信息的基石,是指揮現代戰爭的核心要素,是國家建設必不可少的關鍵支撐,為國民經濟、國防建設、基礎科研等提供可靠的時空基準。

 

北斗的定位導航授時PNT應用領域:

在電信、移動通信方面,北斗授時滿足電信業務時間同步、實現節點同步,對移動通信制式時鐘頻率同步、時間同步。

在電力、監測監控方面,確立以北斗為主的電力授時體系,用“北斗標準時間同步鐘”方式聯網,組成不同等級的電網時間同步系統。

在金融、計算機網絡方面,與北斗授時關聯滿足銀行聯網計算機之間的時間同步、頻率同步。

在廣播電視組網工作方面,北斗授時實現播發信號的頻率和發射時間高精度同步。

在漁業、交通運輸方面,北斗定位導航實現尋找作業漁場、解決海事災難和糾紛、船舶指揮調度、火車運行調度等管理,并且北斗授時還為高速鐵路、高速公路、高速城際交通線上的車輛提供精密位置時間。

在軍事、地震、氣象、科技等方面,北斗定位導航授時應用于聯合作戰指揮、通信保障、武器試驗、時間頻率計量測試、抗震救災、氣象臺站組網監測、科學研究等領域。

 

國家綜合PNT體系建設四大方向:

  • 提高時鐘精度。中國在強化了自主開發與研究后,星載原子鐘技術實現重大突破,研制出高性能的銣原子鐘,穩定度從1×10-13/日提高到2-3×10-14/日的國際先進水平;
  • 增加衛星數量。2020年中國北斗衛星數量將達到35顆,保證在全球任何地方收到4顆以上衛星信號,亞太地區會刻意加強,可同時接收到更多;同時接收到衛星數量越多,解算精度越高;
  • 增加導航頻率。北斗衛星將采用B1、B2、B3三個工作頻率,通過接收機的相位差分算法,進一步減小由于電波傳播變化引起的誤差,提高時間和定位精度;
  • 通過地基增強系統。建立地面無線系統,通過固定CORS站的長期固定觀測,減少氣候變化的隨機性誤差,進一步提高精度。建立站點越多,地域分區越小,精度越高。

 

國家綜合PNT體系發展規劃:

北斗系統應用中一個重要的領域就是PNT系統應用,國家綜合PNT體系第一批項目,包括深空、遠程地基、水下定位、導航授時、技術路線圖等9個研究專題,目前已啟動研究任務。

2030年前后,我國將建成基準統一、覆蓋無縫、安全可信、高效便捷的國家綜合PNT體系,提升我國的時空信息服務能力。北斗衛星導航系統將承擔提供時間/空間參考以及各種與位置相關的實時動態PNT信息的關鍵基礎服務,成為我國經濟安全、國防安全、國土安全和公共安全的重大技術平臺和戰略威懾資源。

 

 

資料來源:新華社、人民日報、解放軍報、北斗網

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