谢军：北斗三号卫星的创新和技术特点

       （北斗网讯 特约撰稿谢军、王金刚）2017年11月5日，北斗三号首批组网卫星以“一箭双星”方式在西昌卫星发射中心发射升空，卫星成功入轨，标志着我国北斗系统拉开全球组网的序幕。 

　　相对于北斗二号系统，北斗三号系统的服务区域实现了从中国及亚太地区向全球覆盖的跨越，同时，在用户导航定位的服务精度、信号连续性、系统可用性等方面也实现了大幅提升。作为北斗三号系统的空间段组成部分，其创新和技术特点是整个工程系统的核心和关键。 

采用了导航卫星专用平台 

　　北斗三号卫星平台化设计在保证卫星总体设计架构稳定的基础上，可为系统后续功能和需求拓展提供更大的适应能力。 

　　此次卫星采用新型的导航卫星专用平台，该平台采用桁架式主承力结构、单组元推进系统、综合电子体系和全调节供电系统，具有功率密度大、载荷承载比重高、设备产品布局灵活、功能拓展适应能力强等技术特点，适于采用运载火箭加上面级“一箭多星”直接入轨的发射方式。 

采用了新型导航信号体制 

　　卫星导航信号是卫星传播位置和时间信息的载体，又是测量位置和时间的标尺，是卫星系统提供定位、导航与授时服务的关键，其质量是衡量导航卫星水平和工程系统服务性能的重要标志。 

　　为了进一步改善北斗导航卫星信号的性能，提高信号利用效率和兼容性、互操作性。在北斗三号系统全球服务范围内，系统在继承和保留北斗二号卫星B1I、B3I信号的基础上，新增了B1C公开信号，并对B2信号进行了升级，采用新设计的B2a信号替代原B2I信号，实现了信号性能的提升，同时充分考虑了与其他卫星导航系统的兼容与互操作。 

采用了更高精度的原子钟 

　　作为导航卫星核心部件，星载原子钟的性能指标，特别是稳定度和漂移率是卫星的关键指标，对整个卫星导航系统的服务性能有直接影响；同时，作为星载设备，对原子钟的小型化和集成度方面也提出了越来越高的要求。 

　　北斗三号卫星上采用了我国自主研发的更高稳定度、更小漂移率的新型高精度铷原子钟和氢原子钟，实现了卫星时频基准性能指标的大幅提高。铷原子钟产品具有较高的技术成熟度，对卫星的功率、质量等资源占用较少，首批组网的2颗中圆地球轨道卫星均采用了铷原子钟产品。相对北斗二号采用的第一代国产铷原子钟，其产品体积、质量方面大幅降低，综合水平达到国际领先水平。 

　　北斗三号星载氢原子钟经过关键技术攻关和小型化设计，已具备在轨使用的可行性。在2015年9月试验验证星上星载氢原子钟工作2年来，各项参数稳定，工作性能良好，满足工程系统要求。 

　　同时，北斗三号星载时频系统增加了卫星钟完好性监测与卫星钟自主平稳切换等功能，多个原子钟保持同步，当主工作原子钟在轨出现故障后，卫星能够自主诊断并平稳切换，保证卫星时频信号的连续性，极大提高了导航信号与服务的可靠性和完好性。 

采用了星间链路 

　　北斗三号配置了Ka频段星间链路，采用相控阵天线等星间链路设备，实现星间双向精密测距和通信。 

　　通过星间链路相互测距和校时，实现多星测量，增加观测量，改善自主定轨的几何观测结构，利用星间测量信息自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统，实现星-星-地联合精密定轨，提高卫星定轨和时间同步的精度，进而提高整个系统的定位和服务精度。通过星间和星地链路，实现对境外卫星的监测、注入功能，实现对境外卫星“一站式测控”的测控管理。 

星载产品实现了国产化和自主可控 

　　为了保证北斗卫星导航系统安全、持续、稳定发展，连续可靠自主运行，摆脱受制于人的被动局面，北斗三号卫星系统坚持国产化与自主可控的原则，从关键元器件和部件产品两方面重点开展国产化攻关，加强试验和使用验证，从根本上解决制约工程建设的瓶颈问题。卫星上一些长期依赖进口的关键部件产品，如电源控制器、测量敏感器等，均通过多家研制单位的努力，实现了国产化和自主可控。 

具有拓展其他功能试验的能力 

　　北斗三号中圆地球轨道卫星作为新型的导航卫星专用平台，在支持时频系统、基本卫星无线电导航业务、星间链路等载荷的基础上，在平台承载能力、设备产品安装、布局面积、功率余量、热控及散热面、遥控数据传输接口等方面，均有一定的扩展余量，可用于支持开展其他与时空基准相关的功能拓展技术试验的能力，支持北斗卫星导航系统下一步的持续升级。 

　　随着北斗三号首次组网卫星“一箭双星”发射成功，北斗三号系统组网建设已经驶入快车道。北斗三号系统工程将建设成为我国“独立自主、开放兼容、技术先进、安全可靠”的全球卫星导航系统，实现“服务全球、重点突出、富有特色、局部领先、平稳过渡”的总体任务目标，形成基本导航、位置报告、星基增强三大服务能力，满足陆、海、空、天等各类用户定位、导航与授时，以及位置报告等使用要求，推动我国卫星导航产业的蓬勃发展，助推我国由航天大国向航天强国迈进。