北斗“吉星”的絕技

胡喆

一名觀眾在北京展覽館舉辦的“砥礪奮進的五年”大型成就展上體驗北斗高精度導航駕駛

11月1日深夜，第41顆北斗導航衛星，即第17顆北斗三號衛星發射成功。該衛星是目前北斗導航家族中“功能最強”的導航衛星，作為北斗全球衛星導航系統地球同步軌道（GEO）首發星，這型衛星也因此獲得了“吉星”（GEO軌道導航衛星的諧音）的昵稱。

本刊記者從中國航天科技集團有限公司五院了解到，作為北斗三號衛星導航系統的高軌首發星，“吉星”除了具備傳統導航衛星的功能外，還身懷多項“絕技”，具有廣闊的應用前景。

自動駕駛更安心

要想實現自動駕駛，車輛必須實時、精準地“知道”自己的位置，否則沒人敢讓它上路。使用普通的導航衛星定位時，會有幾米甚至十幾米的誤差，遠達不到上路行駛的要求，這就需要在地而建設基準參考站，進行“地基增強”以消除定位誤差。基準參考站不會跑，需要把自己的衛星定位信息和實際位置間的誤差實時“廣播”出去，周邊的用戶才能據此去粗取精，獲得精密定位信息。

然而，一座基站只能覆蓋周圍幾十公里的地方。靠大量建設基站來實現精準定位，不僅耗資巨大，還無法實現熱點地區的全覆蓋。這時，“吉星”的衛星精密單點定位業務優勢就很明顯了。

北斗三號衛星副總設計師劉天雄介紹，在天上靜止的“吉星”，可以像其他通信衛星那樣，向地面穩定地傳送信號。這樣一來，只需以全國已有的北斗導航衛星地面站為參考，得出各地導航誤差，再通過“吉星”播發精密單點定位信號告知用戶，即可實現動態分米級、事后厘米級的定位服務，足夠汽車自動駕駛、船舶精準停泊等場景使用，還省下了大規模建設基站的費用。

圖文順暢發

北斗衛星導航系統的應用第一次為人們所廣泛關注，是在汶川地震救援中。當時地面通信設施遭到嚴重破壞，救援部隊利用北斗短報文通信發出了第一條來自災區的信息，將災情和受災位置準確地報告。

中國北斗“既知道我在哪、又知道你在哪”的“導航、通信一體化”優勢，為救災搶出一線生機，也給各應用方留下了深刻印象。

10年過去，北斗短報文通信功能已廣泛應用到交通、電力等各行業，特別是在保護我國漁民、維護國家海洋權益等方面，發揮著重要作用。

如今，“吉星”不僅在導航信號上兼容北斗二號，為傳統用戶提供一如既往的導航服務，在短報文通信功能上也有了新突破，通信能力提升10倍，單次可發送1000多個中文字符，實現了從“短信”到“微信”的跨越，足以將突發情況的情節一次性說清楚。此外，“吉星”還可發送圖片等信息，應用場景將更為豐富。

北斗三號衛星總體主任設計師潘宇倩介紹，“吉星”的接收信號能力也大幅增強，使用戶終端的發射功率降低10倍，用戶終端實現了小型化，并可以與當前11位手機號碼互聯，大大提高了用戶體驗。

航班起降更安全

“吉星”的另一項絕技，是面向民航等用戶的衛星導航服務星基增強系統。

與自動駕駛、精準農業等應用場景不同，民航對導航信號完好性有嚴苛的要求。航班在航路上飛行時，導航信號偶爾出現中斷并無大礙;可如果在飛機起飛和降落過程中，導航信號消失或出現偏差誤導飛行員起降操作。那后果不堪設想。

“吉星”會通過兩個頻點播發符合國際民航組織標準的星基增強信號，進一步提升衛星系統定位精度，同時增強導航信號的完好性。潘宇倩介紹，萬一導航信號出現問題，“吉星”也會在6秒的安全時間內通知用戶，切換其他導航信號。

此前，只有美國等極少數國家具備向民航提供星基增強業務的能力。“吉星”面向民航等用戶的星基增強業務，標志著我國在衛星導航領域又取得了新的突破，將為國內外民航用戶提供花費更低、可用性更高的導航服務，提升北斗導航系統的國際地位。