【专题一】以北斗系统为核心的定位导航授时PNT体系

2019.06.27 , 浏览次数: 524

以北斗系统为核心的定位导航授时PNT体系

 

随着人类文明的发展,对位置和时间的信息需求日益增长,定位导航授时PNT技术应运而生并逐渐发展壮大,定位导航授时PNT技术水平的高低,成为综合国力考量的重要战略标志。以北斗系统为核心的定位导航授时PNT体系已经上升为国家战略,目前正处于研究阶段,未来中国将加快其建设速度,预计在2030年前后,构建国家综合PNT体系,为全球用户提供更为优质的服务。

       

    定位导航授时PNT体系基本概念:

定位导航授时PNT体系即定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时(Timing)组成的时空体系,是我们得以在纷繁信息中准确描述时间和空间的关键技术。

 

定位导航授时PNT体系基本框架:

基准层:是建立和维持同意时空基准的手段和技术;

系统层:是面向用户播发和传递时空信息的基础设施和手段;

应用层:是为用户提供位置、时间信息及服务的终端、传感器和服务系统等;

支撑层:是支撑系统稳定运行和保障用户可靠使用的独立设施和手段。

 

国家定位导航授时PNT体系组成:

服务提供系统:北斗卫星导航系统、天基增强系统、地基增强系统、

              广域备份系统、室内及遮挡区域导航系统、水下导

              航系统、深空导航系统;

基础支持系统:时空基准维持与传递系统、全球基准数据获取与服

              务系统、系统监测/评估/预警服务网络;

用户自主导航手段:惯性导航、原子钟、地磁/重力导航、图像/地

                  形匹配导航等。

 

北斗系统与定位导航授时PNT关系:

北斗系统是国家PNT体系的核心,北斗系统能提供时间/空间参考以及各种与位置相关的实时动态PNT信息,提升PNT系统的服务范围和服务性能,保证PNT服务的可用性、连续性和可靠性;

PNT体系是国家信息的基石,是指挥现代战争的核心要素,是国家建设必不可少的关键支撑,为国民经济、国防建设、基础科研等提供可靠的时空基准。

 

北斗的定位导航授时PNT应用领域:

在电信、移动通信方面,北斗授时满足电信业务时间同步、实现节点同步,对移动通信制式时钟频率同步、时间同步。

在电力、监测监控方面,确立以北斗为主的电力授时体系,用“北斗标准时间同步钟”方式联网,组成不同等级的电网时间同步系统。

在金融、计算机网络方面,与北斗授时关联满足银行联网计算机之间的时间同步、频率同步。

在广播电视组网工作方面,北斗授时实现播发信号的频率和发射时间高精度同步。

在渔业、交通运输方面,北斗定位导航实现寻找作业渔场、解决海事灾难和纠纷、船舶指挥调度、火车运行调度等管理,并且北斗授时还为高速铁路、高速公路、高速城际交通线上的车辆提供精密位置时间。

在军事、地震、气象、科技等方面,北斗定位导航授时应用于联合作战指挥、通信保障、武器试验、时间频率计量测试、抗震救灾、气象台站组网监测、科学研究等领域。

 

国家综合PNT体系建设四大方向:

  • 提高时钟精度。中国在强化了自主开发与研究后,星载原子钟技术实现重大突破,研制出高性能的铷原子钟,稳定度从1×10-13/日提高到2-3×10-14/日的国际先进水平;
  • 增加卫星数量。2020年中国北斗卫星数量将达到35颗,保证在全球任何地方收到4颗以上卫星信号,亚太地区会刻意加强,可同时接收到更多;同时接收到卫星数量越多,解算精度越高;
  • 增加导航频率。北斗卫星将采用B1、B2、B3三个工作频率,通过接收机的相位差分算法,进一步减小由于电波传播变化引起的误差,提高时间和定位精度;
  • 通过地基增强系统。建立地面无线系统,通过固定CORS站的长期固定观测,减少气候变化的随机性误差,进一步提高精度。建立站点越多,地域分区越小,精度越高。

 

国家综合PNT体系发展规划:

北斗系统应用中一个重要的领域就是PNT系统应用,国家综合PNT体系第一批项目,包括深空、远程地基、水下定位、导航授时、技术路线图等9个研究专题,目前已启动研究任务。

2030年前后,我国将建成基准统一、覆盖无缝、安全可信、高效便捷的国家综合PNT体系,提升我国的时空信息服务能力。北斗卫星导航系统将承担提供时间/空间参考以及各种与位置相关的实时动态PNT信息的关键基础服务,成为我国经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术平台和战略威慑资源。

 

 

资料来源:新华社、人民日报、解放军报、北斗网