北斗的演变
作者：365bet网页版日期：2025/10/27 浏览：
图①：北斗三号卫星系统总设计师林宝军。
王宇飞 摄
图②：卫星图。
数据图像
图③：使用北斗系统的共享单车电子围栏。
中国经济周刊记者 贾轩 摄
图4：北斗三号卫星网络效果图。
中国科学院微小卫星创新研究院供图
“十四五”期间，我国积极发展高精度观测手段。北斗自主研发的音响系统达到世界领先水平，建成了最大的地面遥感垂直观测网络。
这是北斗卫星导航系统（以下简称“北斗系统”）应用的一个缩影。北斗系统是我国自主建设和运行的全球卫星导航系统。这就是国家的空间信息基础设施。如今，北斗已进入大规模化新阶段并全面融入国家重要基础设施建设以及大众消费、共享经济等领域。并进入民航、海事等11个国际组织的标准体系。
迈向“十五五”，北斗系统将如何实现技术更先进、功能更强、服务更优质，更好地服务世界、造福人类？在本期《看前沿》中，北斗三号卫星系统总设计师林宝军揭秘了北斗系统的演进历程。
——编辑
新技术
星载原子钟配置升级并配备新型星间链路终端
“全球北斗系统建成已经五年了。在轨运行证明，其稳定性、准确性和连续性将保持世界一流水平。”林宝君介绍。
回顾系统工程之初，北斗一号B运用“双星定位”理论，成功实现区域“从0到1”试验。如今，北斗系统服务于200多个国家和地区。该系统实现了定位精度从几十米跃升至亚米级，时间同步能力也进入纳秒（十亿分之一秒）时期。
尽管系统性能持续领先，但北斗人并没有停下脚步。为了让系统性能更好、服务更稳定，北斗系统技术不断“更新”。
2024年9月19日9时14分，北斗第59颗、第60颗导航卫星成功发射。这组卫星是北斗系统成网后发射的第二组中地球轨道（MEO）卫星。与全集团对接，开展下一代北斗系统新技术测试。
是林宝军和他的团队负责管理开发的两位“新星”。 “与之前的MEO卫星相比，这一次的发条配置进行了专门升级，并配备了新的星间终端。”他说。
星载原子钟利用原子在不同能态之间转换时吸收或发射的电磁波来计时。这种电磁波周期非常引人注目，使原子钟成为“世界上最精确的计时工具”，成为国家战略资源。
“可以说，谁有了好的原子钟，谁就有了好的导航。”林保军表示，北斗三号网络卫星主要基于氢原子钟，可以实现“每300万年误差1秒”。
要知道，如果一天的时间误差超过一千秒，那么通信网络、交通、金融系统就会陷入混乱；测量卫星距离时，计时误差为十亿分之一秒会产生30厘米左右的误差。
对于升级后的星载原子钟配置，林宝军认为：“精度更高、漂移率更小，使北斗系统的授时性能再次提升一个数量级。”
星间链路是一种结合了星间和星地功能的设计路径。这种方法可以解决无法在全球范围内建立地面站并实现其他国家卫星数据传输的问题。
林宝军比喻孩子们手牵着手围成一圈：传统的星间链接技术只能与附近的孩子进行通信；而北斗星间系统的相控阵就相当于同时向对面的很多人喊话。卫星“面对面”组网，不仅可以实现相互通信、数据传输和测距，还能自动“保持队形”，实现实行“一颗星，全星”，如建立“太空微信群”，减少土地管理和维护的压力。
此前，北斗三号采用KA频段相控阵星间链路技术，提高厘米级定轨精度。整个星座完成一轮全网通信覆盖仅需约5分钟。对于新型星间链路终端，林宝军表示，“它在时间测量和同步方面表现更好，为下一代北斗系统起到承前启后的作用。”
新申请
“北斗+”“+北斗”，创新应用突破行业深度
“北斗系统全球联网后，加速与大数据、人工智能、物联网、5G等技术融合。”林保军说。
例如，世界各地的交通灯之所以如此像秒表一样精准的是北斗系统融合地面完善、云计算、5G等技术的应用案例。这背后的理由是什么？
林保军介绍，第一步是统一北斗系统“对表”。 “如果每个路口的红绿灯单独计时，久而久之，一个会比另一个快，整个交通节奏就会一团糟。”如今，许多基于卫星的网络每秒都会向地面传输标准时间信号。包括交通灯控制中心在内的各个系统都以此为标准，集体“对时钟”，确保所有交通灯的计时完全一致。
第二步要求sis北斗的主题是“组织军队、部署军队”。想要让交通更加顺畅，必须依靠北斗精准定位和授时的协同作用。交通指挥中心可以利用北斗系统实时了解主要路段的交通密度和速度，动态调整多个交通灯的倒计时和绿灯时长，规划“绿波带”。
第三步需要北斗系统的“精准预报”。当车辆接近路口时，汽车导航或手机APP会同时做两件事：通过北斗系统对车辆进行精确定位，确定车辆离开路口的位置和时间；并从交通云获取精确到秒的路口红绿灯状态。
“这是北斗系统数千个创新应用中的一个案例。我们生活中80%以上的信息与时间和空间有关，北斗系统是重要的新型基础设施。”林宝君说道。
据《2025年中国卫星导航与位置服务发展白皮书》显示，截至2024年底，北斗终端设备应用总数主要工业领域阳离子将达到近3000万套/套。国内兼容北斗的芯片及模组累计出货量接近23亿颗（含智能手机），具有北斗社交定位功能的终端产品总量已超过20亿台/套（含智能手机）。
新趋势
下一代北斗系统将于2035年完成建设，将形成“月球北斗迷你系统”
《北斗卫星导航系统到2035年发展规划》明确提出，在确保北斗三号系统稳定运行的基础上，我国将建设技术更先进、功能更强、服务更完善的下一代北斗系统。
“下一代北斗系统主要技术研究已经启动。”林保军说。 2027年左右，我国将发射三颗卫星试验卫星，对下一代新技术系统进行测试；阿鲁2029年开始发射北斗系统下一代卫星； 2035年完成下一代北斗系统建设。
下一代北斗系统具有“准确可靠、随时接入、智能化、网络化、灵活性”的代际特征。它将为全球用户及其他定位导航授时系统提供覆盖开阔地表空间和近地空间的米级实时级、高精度、高完整性的导航定位授时服务。
“北斗下一代系统备受期待，特别是其深空覆盖能力。”林保军宣布，下一代北斗系统将从地球外围到月球乃至深空插入“路标”，形成“月球北斗迷你系统”，为未来登陆月球、月球基地、火星飞船等提供导航和通信服务。
未来并不遥远y。林保军介绍，我国已成功建成地球上第一个基于遥远逆行轨道（DRO）的地月空间三星级星座。地月空间是指地球同步轨道之外的三维空间，主要受地球和月球引力的影响。这是一个距离地球36000公里到200万公里的广阔区域。拥有丰富的物质、能源、轨道等战略资源。
“DRO地月空间探测研究”部署研制的三颗卫星，稳定建立了百万公里级星间链接科技成果，为我国顺月空间开发利用奠定了基础，引领国家前沿空间探索。
“可以说，地月空间三星级星座是下一代北斗系统的延伸和跨越。”林宝君透露未来，他计划建立“地月空间统一时空基准”。这意味着地球上的用户和月球上的宇航员都使用相同的时间系统和坐标系。地月星座将通过地面站和空间链路与北斗系统进行时间同步和数据交换，确保地球和月球在时间和空间上统一。 （《中国经济周刊》记者贾轩）
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