中國北斗與GPS信號兼容！北斗三號衛星家族有什么厲害之處？

11月29日，中國衛星導航系統委員會王力主席與美國國務院喬納森·馬戈利斯助理副國務卿在北京舉行了中美衛星導航會晤。中美雙方簽署了《北斗與GPS信號兼容與互操作聯合聲明》，中國北斗與美國GPS將實現信號兼容了！

而就在前不久，11月5日19時45分，我國西昌衛星發射中心再次用長征三號乙運載火箭，成功發射兩顆北斗三號全球組網衛星。以此次任務為起點，我國將迎來北斗三號衛星高密度發射。到2018年年底，將有18顆北斗衛星發射升空，服務區域覆蓋“一帶一路”沿線國家及周邊國家；到2020年，將完成35顆北斗三號衛星的組網，向全球提供相關服務。

作為中國北斗中的新星，北斗三號家族這么人丁興旺，新衛星有何“新意”，究竟有什么厲害之處？下面就請北斗三號的第一顆衛星M1告訴你吧。

從區域走向全球

大家好，我是北斗三號M1衛星，跟我的雙胞胎弟弟M2星作為第一批北斗全球導航的太空使者已經同時發射到了太空。跟你所知道的其他衛星家族不太一樣，比如實踐衛星家族，講實踐多少號一般就是一顆衛星，而由于我的北斗家族太龐大了，可以進一步分為北斗一號、二號和三號家族。

這是由于根據北斗系統“三步走”發展戰略，中國首先在2000年建成北斗一號系統。第二步建成了由14顆組網衛星和32個地面站天地協同組網運行的北斗二號系統。第三步是到2020年前后將建成由5顆地球靜止軌道衛星和30顆非地球靜止軌道衛星組成的北斗三號系統。地球上的人在看位于靜止軌道運動的衛星時，看起來在任意時辰始終可以在天空的同一個位置觀察到衛星，會發現衛星在天空中靜止不動。位于該軌道的衛星，覆蓋面積大(一顆衛星幾乎可以覆蓋整個半球)，且相對于地面是靜止的，因此在通信、導航、預警、氣象等民用和軍用領域正發揮著越來越重要的作用。根據我們這樣的全球組網，可以提供全球導航，這就是我們比北斗二號家族的區域導航更進一步拓展使命的地方。

不但如此，科學家在我們身上的載荷、星間鏈路、激光通信等方面“利器”有了更創新的配備。比如，我攜帶的星載氫原子鐘，其精度將比北斗二號的星載銣原子鐘提高一個數量級。再如，增加了衛星搜救功能及全球位置報告功能。這些關鍵技術，以及98%的關鍵器件均為“中國造”。

如何做到全球導航？

一般來說，出門在外的你們要首先知道自己的位置，然后找準方向，選擇最優的路線，才能走入去往目的地的“康莊大道”。以美國GPS系統為例，遨游在太空的導航衛星都是“廣播”衛星，會不斷地用無線電波發送自己的位置和時間，地面上需要導航的用戶只需要利用GPS接收機，就可以接收到這些“來自星星”的廣播信號。

已知3個點的平面坐標及3個點到1個未知點的水平距離，就可求解出未知點的位置，當把3個已知點搬入太空成為3顆人造衛星，再同時測得未知點與3顆衛星的距離，就能求解出未知點的位置，這就是常用的“距離后方交會”法。

當我們需要解算出自己的方位信息時，相當于需要知道3個位置量和一個時間量，就需要同時接收到4顆以上的衛星信號才有可能進行定位，這也就是全球衛星導航系統都需要組建一個覆蓋全球衛星星座的原因。現有的全球衛星導航系統普遍選用了中高軌道來部署導航星座，不僅實現成本較為低廉，也可以僅憑20到30顆衛星就實現全球的廣播信號覆蓋。

服務“一帶一路”建設

再悄悄告訴你一個小秘密，我們家族不僅可以提供位置、導航和授時這樣的基本功能，還能在提供短報文通信功能，定位的同時，將用戶的位置信息發送出去，讓其他人可以知道用戶的情況，較好地解決了何人、何事、何地的問題。把短信和導航結合起來，是北斗衛星導航系統的一大特色，一個終端，就可以導航、通信兼備。

舉個例子，假如有一天你漂流到孤島上，如果你選擇的是GPS，你只能知道自己在什么位置，無法通知別人前來救援，所以你只能在荒島上求生。如果你用的是北斗衛星導航系統，情況完全不同，你既可以知道自己位置在哪里，還能夠把自己的位置發送到方圓幾十公里、幾百公里甚至千里之外的人，這樣你很快就能在救援船上和你手持GPS的小伙伴說再見啦！

我們自“出生”之初就始終踐行“中國的北斗，世界的北斗”理念，要與其他衛星導航系統相互兼容、共同發展，造福全球“一家人”。在這一原則指導下，師父們給我們設計了兼容互操作技術，為用戶能在終端上接收多個信號提供了基礎，由此帶來的便利性將保證全球用戶利益的最大化。用戶可放心在包括GPS、北斗在內的多個導航系統之間順利切換，給用戶提供了多種選擇。如今，我們已敞開胸懷，等待世界的接納。

未來，我們將更好地為服務國家“一帶一路”建設、服務北斗系統國際化發展提供了智力支撐！

出品：科普中國

制作：《知識就是力量》微平臺錢航

監制：中國科學院計算機網絡信息中心