北斗二代方案及其意义

专家院士经过在北京斗争讨论，北斗二代匆匆忙忙上马了，全国人民期待的世界第3个导航系统是什么样子呢，根据官网资料理解如下：一，北斗二代方案按照中国科学技术部十二五规划，要在近期建设我国自主可控的卫星导航系统，计划分3步走，2020达到全球无源的目标。“北斗第二代导航卫星网”将由５颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式：开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道卫星，即高度为36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为：58.75ºE,80ºE,110.5ºE,140ºEand160ºE，提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO）卫星和3颗倾斜同步（IGSO）卫星组成，提供RNSS信号链路„27颗MEO卫星分布在倾角为55度的三个轨道平面上，每个面上有9颗卫星，轨道高度为21500公里。2012年区域无源服务14颗卫星：+5颗地球静止轨道(GEO)卫星+5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星+4颗中等高度地球轨道(MEO)卫星2020年全球无源服务35颗卫星：+5颗地球静止轨道(GEO)卫星+3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星+27颗中等高度地球轨道(MEO)卫星地球静止轨道(GEO)卫星：+58.75ºE&80ºE&110.5ºE&140ºE&160ºE倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星：+轨道倾角：55.06º+赤道星下点：115.78ºE中等高度地球轨道(MEO)卫星：轨道面3卫星高度21,500Km轨道倾角55.5º按照计划2012年亚太印度地区有12颗可视卫星，如果卫星全部投入使用，亚太地区最多可视卫星数量是21颗。美国上空13颗。根据技术发展和经费情况到时候可能有变化。这是北斗官网的卫星空间分布图，蓝色粗线应该是地球静止轨道(GEO)，照理是画5颗卫星，绿色是倾斜地球同步轨道(IGSO)，蓝色细线半径小不少的是中等高度地球轨道(MEO)这是北斗官网的倾斜地球同步轨道(IGSO)轨迹图，星下点位置是东经115deg文莱附近。二，北斗二代技术参数+B1频段*(1559.052~1591.788)MHz+B2频段*(1166.220~1217.370)MHz+B3频段*(1250.618~1286.423)MHz+采用中国测地坐标系统2000(CGS2000)+与国际地球参考框架(ITRF)的一致性：约5cm信号中心频点(MHz)码速率(cps)带宽(MHz)调制方式服务B1(I)1561.0982.0464.092QPSK开放B1(Q)1561.0982.0464.092QPSK授权B2(I)1207.1402.04624QPSK开放B2(Q)1207.14010.2324QPSK授权B31268.52010.2324QPSK授权信号中心频点(MHz)码速率(cps)数据/符号速率(bps/sps)调制方式服务B1-CD1575.4201.02350/100MBOC(6,1,1/11)开放B1-CP1575.4201.023NAMBOC(6,1,1/11)开放B1-AD1575.4202.04650/100BOC(14,2)授权B1-AP1575.4202.046NABOC(14,2)授权B2-AD1191.79510.2325/50AltBOC(15,10)开放B2-AP1191.79510.23NAAltBOC(15,10)开放B2-BD1191.79510.2350/100AltBOC(15,10)开放B2-BP1191.79510.23NAAltBOC(15,10)开放B31268.52010.23500bpsQPSK(10)授权B3-AD1268.5202.557550/100BOC(15,2.5)授权B3-AP1268.5202.5575NABOC(15,2.5)授权北斗-M1卫星参数：+2007年04月14日发射+近圆轨道：高度21,150Km，倾角55.5º+3个频段(E2/E5B/E6)信号+各频率点有两个子信号*同相(I)分量：短码，开放服务*正交(Q)分量：长码，授权服务M1在轨测试结果：+轨道测定精度：~5m+轨道预测精度：~10m(24hr)+时间同步精度：~2ns+时钟预测最大误差：20ns(24hr)+GPS兼容定位误差：10m(95%)M1星载原子钟：+铷原子频标(RAFS)+4只RAFS连续正常工作18个月三，北斗二代技术难度北斗二代技术难度与宰人航天比较，北斗二代难的多。第一是国内没有积累，第二是国外限制很严。第三是要让老百姓长时间亲自使用和美国gps对比，不是看几分钟新闻直播那么容易打发。如果说宰人航天是肥肉，北斗就是硬骨头。美国从80年代方案设计到投入使用也花了10多年时间，俄罗斯直到现在还不是很多人用。所以我国北斗二代选择了比较保险的方案，先搞同步轨道，同步轨道在北斗一代积累了些经验，虽然同步轨道容易受到干扰军用价值很低并且方案也不经济，美国俄罗斯都放弃同步轨道的方案。但同步轨道技术比较有把握一些，无论政府官员还是广大农民朋友关心的是有没有什么时候有，所以我们的专家院士做出了正确选择。不然迟迟出不来东西无聊的网民要骂北斗是阿斗了。纯技术角度出发可能伽利略方案最好，伽利略是世界最新的技术方案，如果我们和伽利略一样就显得没有创新，一方面欧洲说抄袭，另一方面报奖也不好写材料。无论宰人航天，北斗，高铁还是天河，国外从中没有少赚钱，有时候还赚大头，但国外对敏感技术依然控制很死。我国参与伽利略项目也花了几亿美金，就是希望得到一些有价值的东西。虽然我国出钱不是小数，但在伽利略计划中总是被当小伙伴看待，还是那句老话：关键技术是买不来的。关键技术买不来其实短时间也做不来，关键元器件还是要买，只不过容易买一些，万刚发明的集成创新也是这个意思。技术差一些可以部分用数量弥补，卫星多弄些精度自然高一点，反正不差钱。另外把单项指标做重点其他少顾虑也是一种思路，人民群众关心的是精度和进度，什么寿命抗毁性成本等问题留给下一代解决吧。不然怎么实现跨越发展？四，北斗二代价值任何东西都有其价值，提起北斗一代发挥的作用，总有人理直气壮的宣布北斗一代在汶川地震中发过几条短信，累计定位2亿多次等等，花费20亿的工程收回的是价值几万元卫星电话吧了。要论价值狗屎堆在门口也能挡风。退一步说总比吃吃喝喝浪费好，比少数人转移到国外好，这也有些道理。不提北斗一代还是说二代的价值。1，实用价值：二代投入使用初期性能可能和现在gps相当，到时候美国gps升级一点会北斗二代稍微好一点，既然都是免费，群众肯定选择gps了。民用推不开，4000亿效益就是异想天开，到时候是不是就夸大军用价值为北斗贴金呢，弄不好北斗二代就是一个龙芯或者奇瑞，如果接收芯片也免费提供给民用，那北斗二代彻底是一个无底洞了，每年维护费用恐怕数亿，中国今天有钱明天可能最穷，穷人为全世界做了慈善。受益最大的是南亚和印度地区，新德里马尼拉居民说一句：“thanks!china!”我们会兴高采烈吗？人家还不一定说呢。至于说短信功能容量实在有限，北斗发短信就如宝马运白菜，白菜成本如白银。看看低成本高容量铱星就知道了。如果把北斗当5个基站，每个基站覆盖500个用户，北斗一年维护费按5亿算，每个用户需要支付维护成本20万。现在淘宝不打折卫星电话5元每分钟，充其量是中国电信20倍价格，普通用户一年通信费2万左右。2，军事价值：在反恐打击海盗远海打渔捕虾方面肯定有作用，授权用户可以当电话用，在大规模冲突中恐怕毫无用处，军方也不至于愚蠢到洲际弹道导弹用北斗末制导，导弹打航模也不关北斗二代的事，除非是表演给首长看，大国冲突不是表演。干扰gps的事萨达姆就做的很出色，俄罗斯直到现在也没有找到很好的反干扰措施，我们的院士不可能比门捷列夫后代聪明，不然不会花高价去交流去购买。至于在亚太地区几颗同步卫星，无论怎么使用定向天线，越南菲律宾印度这些恶邻居们不需要太高智商就可以阻塞大陆的上行信道，导航卫星这东西就是修正主义，静止卫星不是静止的，一天不修正漂的找不到北。上行信道参数可以不让老百姓知道，但瞒不过美国侦察兵。3，打破垄断价值：北斗二代可以倒逼美国降低芯片价格、提高民用精度。这是北斗二代为全世界做的杰出贡献。4，培养人才队伍价值：北斗二代是一个复杂的系统，实施过程中可以极大提高相关领域技术水平。地面系统、空间系统、用户设备三大部分都有一堆难题，例如小体积长寿命星栽原子钟研制，抗辐射抗冲击元器件，真空散热，低功耗高灵敏度接收芯片研制，长时间姿态控制，可靠性无缝备用设计，网络综合管理，跨学科误差分析，反干扰技术，远距离测距技术，高速移动通信定位技术，精确同步补偿，天线技术，新材料研究，大型复杂工程协调和风险控制等等，要解决的和验证的问题比宰人航天多的多。那一个出问题北斗就变阿斗。5，频率占有价值：北斗二代使用的频率和欧洲伽利略部分频率重叠，并且中国接二连三的把星布置到位，欧洲还在讨价还价中国把茅坑给占了，欧洲这次吃了颗苍蝇。在中国方面看来，在“伽利略”项目中，欧洲人不但利用了他们，还欺骗了他们——中国积极的参与了“伽利略”项目，希望能够从中得到自己的利益，但却发现自己被关在了“伽利略”控制机构的大门之外。到最后的时候，中国发现其对“伽利略”的影响，远远低于日本与印度对“全球卫星导航系统”的影响，而且，后两个国家甚至并没有为正在建造的信号扩增系统支付一分钱。这也和美国立场有关，美国对伽利略计划警惕性特别高，美国人认为欧洲伽利略计划真正构成威胁，中国北斗不过又一个俄罗斯格格那厮吗？让你们中国人搞，看你们还有多少钱可以浪费。五，北斗二代和其他导航系统pk欧洲伽利略美国gps俄罗斯glonass北斗二代功能最强强一般一般定位精度最高1米最高5米最高10米预计10米，现实测25米授时精度20ns50ns设计20ns卫星寿命长长短短原子钟高精度铯钟高精度铯钟高精度铯钟低成本铷钟抗毁能力弱强很强很弱卫星个数30242435静止卫星0005造价预计36亿欧元120亿美圆+30亿美圆+预计100亿人民币用户接收机无多少试验地面站计划5个全球1个本土试验北斗现在测设的可能是单频，不然同步轨道精度不会这么差，改进的铷钟短时间也不会严重影响精度。期待最新的结果。单频受电离层和大气影响大。