第41颗!北斗导航卫星又添新

导航系统示意图

编者按

上周，北斗导航第四十一颗卫星成功发射。作为一颗“身怀绝技”的新星，它拥有多个“第一”：北斗三号系统首颗地球静止轨道卫星、北斗三号系统高轨首发星。因此，它被公认为在北斗家族中“功能最强”，且具有广阔应用前景与划时代意义。这颗昵称“吉星”的“北斗新宠”到底具有哪些超过传统导航卫星功能的本事？来看看它的设计专家们的介绍。

■ 高一鸣 孙维 付毅飞

11月1日23时57分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第四十一颗北斗导航卫星。这是我国北斗三号系统第十七颗组网卫星，也是北斗三号系统首颗地球静止轨道卫星。

作为北斗三号卫星导航系统高轨首发星，该卫星被昵称为“吉星”（GEO轨道卫星的谐音），也被公认在北斗家族中“功能最强”。除了具备传统导航卫星功能，它身怀多项绝技，具有广阔应用前景与划时代意义。

北斗卫星导航系统总设计师杨长风介绍，该卫星在全面兼容北斗二号短报文服务基础上，容量将提升10倍，用户机发射功率降低10倍，能力大幅提升。同时它能提供星基增强服务，将按照国际民航标准，实现更高精度、更高完好性的导航。

定位:动态分米级、事后厘米级

“吉星”的第一项绝技，要从最近很热的自动驾驶说起。

要想自动驾驶，车辆必须实时、精准地知道自己的位置。如果仅凭借卫星导航定位，会有几米甚至十几米的误差，汽车分分钟开上马路牙子。这就需要在地面建设基准参考站，进行“地基增强”以消除定位误差。基准参考站要把卫星定位信息与实际位置间的误差实时“广播”出去，周边用户才能据此去粗取精，获得精密定位信息。

那么问题来了。一座基站只能覆盖周围几十公里，如果大量建设基站不仅耗资巨大，也无法保证热点地区的全覆盖。这时，“吉星”的卫星精密单点定位业务将发挥明显优势。

据五院北斗三号卫星副总设计师刘天雄介绍，工作在地球静止轨道的“吉星”，可以向地面稳定地广播导航差分和完好性增强信号。只需以现有北斗导航卫星地面站为参考，得出各地导航误差，再通过“吉星”将信号播发给用户，即可实现动态分米级、事后厘米级的定位服务，足够汽车自动驾驶、船舶精准停泊等场景使用。

导航：让飞机接收的信号更靠谱

面向民航用户提供卫星导航服务星基增强，是“吉星”的另一项本领。

与自动驾驶、精准农业等应用场景不同，民航对导航信号完好性有严苛的要求。所谓“完好性”，通俗来说就是给我的导航信号要靠谱，万一不靠谱，也要尽早告诉我。

航班在航路上飞行时，导航信号偶尔中断还好说，可如果在飞机起降过程中，导航信号消失或出现偏差，误导飞行员操作，后果不堪设想。“吉星”会通过两个频点播发符合国际民航组织标准的星基增强信号，进一步提升卫星导航定位精度，同时增强导航信号的完好性。万一导航信号出现问题，“吉星”也会在6秒安全时间内，通知用户切换其他导航信号。

此前，只有美国、欧洲等极少数国家和地区具备向民航提供星基增强业务的能力。“吉星”一旦提供此项服务，意味着我国在卫星导航领域取得重大突破，将带来巨大的经济和社会效益，提升北斗导航系统的国际地位。

短报文功能“短信”变“微信”

2008年汶川地震发生后，灾区通信设施遭到严重破坏，救援部队利用北斗短报文通信发出信息，将灾情和受灾位置报告给救灾抢险指挥部。北斗“既知道我在哪、又知道你在哪”的导航、通信一体化优势，给各应用方留下了深刻印象。

十年过去了，北斗短报文通信功能已广泛应用到各行业，特别是在保护我国渔民、维护国家海洋权益上发挥着重要作用。

如今，“吉星”不仅在导航信号上兼容北斗二号，在短报文通信功能上也有了新突破。单次可发送千余字符，实现了从“短信”到“微信”的跨越，足以将突发情况一次性说清楚；还支持图片发送，应用场景将更为丰富。同时“吉星”的接收信号能力也大幅增强，可使用户终端进一步小型化，并能与手机号互联，用户体验将大大提升。

为了承载强大的功能，中国航天科技集团五院为“吉星”配备了东方红三B（导航）卫星平台，这是我国现役规模最大的卫星平台之一。不过，各种通信载荷给整星的电磁兼容带来极大挑战。刘天雄表示，研制团队集智攻关，高水平地解决了该难题，使“吉星”成为通信、导航一体化设计水平最高的卫星。另外，大平台装载的充足燃料，以及一系列可靠性设计，也让“吉星”的设计寿命创下了北斗家族的新高。