GNSS干货(39):一闪一闪亮晶晶,北斗三号有多少星?

文摘   科技   2024-10-12 11:40   北京  

相信大家已经对北斗耳熟能详了,但是北斗到底有多少颗卫星?从北斗一号到三号又是什么样的过程?本文通过带大家数北卫星数量的方式,介绍北斗三号的方方面面,希望阅读后您也能更加了解我国的北斗系统。


北斗系统是全球卫星导航系统大家庭的重要成员,为全球提供以北斗星座为核心的定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时(Timing)体系。


特别提示:北斗卫星列表见文末


北斗一号与北斗二号


说起北斗三号,需要简单了解一下北斗一号和二号。


早在上世纪九十年代,我国就已经开始研究北斗导航实验系统并在2000年发射了两颗对地静止卫星,那时的北斗还只是区域导航卫星。截至2007年,北斗一号共发射了4颗卫星,目前均已退役。



我们一般认为北斗二号系统的建设从2004年至2012年,奠定了目前我们看到的北斗全球导航系统雏形。北斗二号服务可以覆盖亚太地区。


北斗三号并未取代北斗二号,现在的北斗系统中仍然包含着北斗二号卫星的身影,北斗二号和三号卫星一起为全球用户提供服务。


北斗二号系统共发射20颗卫星,目前有15颗仍然在服役。




北斗三号哪年正式开通?


北斗三号自2009年启动,于2018年提前两年开放了全球定位功能,并于2020年7月31日人民大会堂正式举行开通仪式,此后并没有停下脚步,于23年继续发射备份和实验卫星并不断完善星座。



北斗卫星发射之最


据不完全统计,北斗系统问世以来累计已经发射超过60颗卫星。


其中2018年共发射了17颗北斗三号卫星,全部成功,成为北斗系统建立以来最繁忙的一年,也为北斗提前两年提供全球服务系统打下坚实的基础。



北斗系统目前有多少颗星?







那么北斗星座目前到底有多少颗星呢?


由于卫星导航系统发射种类不同,作用不同,统计实时在轨卫星是有困难的,比如:


  • 现阶段北斗二号和北斗三号卫星共同提供服务,北斗三号卫星建设的同时,还发射了一些北斗二号卫星进行补充。

  • 北斗三号卫星包含实验卫星:比如15-16年间发射了5颗北斗三代实验系统卫星BEIDOU-3S。

  • 北斗卫星还在不断发射新的卫星,在正式服役前需要进行在轨测试。


具不完全统计,截至23年底提供服务的卫星数共有:


北斗二号(15)+ 北斗三号(33)+ 北斗三号实验(4)= 52(颗)


这一数字远远高于国外其他导航星座卫星数量。




特别提示,就在小编写这篇文章的时候,24年9月19日09时14分,我国在西昌卫星发射中心成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星,将开展下一代北斗新技术实验及应用!


值得收藏的网站


另外,我们可以通过北斗官方网站发布的星历文件确认目前的卫星情况


来源:中国卫星导航系统管理办公室测试评估研究中心


下面这个网址,会定期更新更新北斗卫星历书参数,让我们了解北斗最新动向。文末的北斗卫星列表也参考了这个网站的数据。

http://www.celestrak.com/NORAD/elements/beidou.txt



2. 下面是进阶内容


2.1
三种轨道


北斗三代星座是一个混合轨道星座,有三种卫星类型:


  • 覆盖全球的中圆地球轨道卫星MEO,与GPS卫星类似,提供全球导航服务;


  • 覆盖中国境内的地球静止轨道卫星GEO,顾名思义这种卫星是对地静止的,允许用户通过北斗卫星发送和接收短报文,能够有效提高信号抗遮挡能力;


  • 覆盖亚太大部分地区的倾斜地球同步轨道卫星IGSO,其星下点轨迹呈现“8”字形,由于IGSO轨道高度与GEO相同,但轨道面与赤道面有55°的倾角,故称为“倾斜”地球同步轨道。



这三种卫星相互协作和地面监测站一起共同组成复杂的全球导航系统,为全球用户提供全天候服务。


卫星类型

轨道

地球静止轨道

(GEO)

轨道高度35786千米

倾斜地球同步轨道

(IGSO)

轨道高度35786 千米

轨道倾角55 度

中圆地球轨道

(MEO)

轨道高度21528 千米

轨道倾角55 度


2.2
北斗时
时间系统是卫星导航星座最重要的组成部分之一,决定了导航星座的各项性能,北斗系统通过星间链路、星地时间比对链路、综合原子时等方法生成精确的北斗系统时间 —— 北斗时BDT,

北斗时起始历元为2006 年1 月1 日的协调世界时(UTC)00 时00 分00 秒;BDT 与UTC 之间的闰秒信息在导航电文中播报。


北斗星座仿真


北斗坐标系(BDCS)是一个地心地固坐标系,采用2000 中国大地坐标系(CGCS2000)的参考椭球参数,通过参考历元的地面监测站坐标和速度实现。


2.3
服务类型

北斗三代为用户提供7种服务类型,除了标准的定位导航授时之外,还提供多种重要服务类型,丰富的服务类型是北斗现代化的重要标志。


服务类型

英文缩写

服务说明

定位导航授时

RNSS

提供定位、导航和授时服务。B1C、B2a、B2b、B1I、B3I均可提供

精密单点定位

PPP

提供高精度的单点定位服务,PPP-B2b

地基增强

GAS

提供高精度定位和收敛时间服务

星基增强

SBAS

分别通过BDSBAS-B1C和BDSBAS-B2a 增强信号,向中国及周边地区提供单频服务和双频多星座服务

区域短报文通信

RSMC

提供区域的短报文通信服务

全球短报文通信

GSMC

为全球用户提供短报文服务

国际搜救

SAR

为全球用户提供遇险报警服务,由搭载有搜救载荷的MEO卫星提供,B2b


3. 北斗三号的导航服务







我们来看一下应用最为广泛的定位导航授时服务


出色的可见星数量


3.1
导航信号


北斗的定位、导航、授时服务通过B1C、B2a、B2b 和B1I、B3I 信号提供,每种信号都可以独立提供定位服务,值得注意的是RNSS服务由北斗二号和北斗三号星座联合提供。例如接收机可以同时使用北斗二号和北斗三号卫星上的B1I信号进行定位。


信号

带宽

MHz
中心频率

MHz
调制方式

导航电文

B1C

32.736

1575.42

数据BOC(1,1)

导频QMBOC
(6,1,4/33)

B-CNAV1

B2a

20.46

1176.45

BPSK(10)

B-CNAV2

B2b

20.46

1207.14
BPSK(10)

B-CNAV3

B1I

4.092

1561.098

BPSK

MEO/IGSO:D1

GEO:D2

B3I

20.46

1268.52

BPSK

MEO/IGSO:D1

GEO:D2


下表列出了导航电文包含的内容和更新周期。


电文内容

说明

更新周期

星历参数

包含计算卫星实时位置的开普勒参数等信息

1小时

卫星钟差

卫星钟差和钟飘等信息

1小时

健康状态

定义了健康、不健康、边缘等状态

实时更新

完好性参数

包括信号完好性标识和电文完好性标识等

实时更新

历书信息

可用于预报星座卫星位置

小于7天


3.2
信号最小接收功率


信号最小接收功率是日常测试中经常需要考虑的因素。例如对于B1I的测试,通常采用-133dBm的信号强度就来自于对用户最小接收功率的定义。



频率

功率dBW

B1C

1575.42MHz

MEO的I支路-159dBW

IGSO的I支路-161dBW

B2a

1176.45MHz

MEO的I支路-156dBW

IGSO的I支路-158dBW

B2b

1207.14MHz

MEO的I支路-160dBW

IGSO的I支路-162dBW

B1I

1561.098MHz

I支路-163 dBW

B3I

1268.52MHz

I支路-163 dBW


以上就是本次的全部内容啦,如果您和北斗三号有什么有意思的故事,欢迎留言分享。


附:北斗星座卫星服务情况

信息来源于网络,请以官方为准。


序号

PRN

接收机收到的卫星号

卫星北斗类型
1C01G8BEIDOU-2
2C02G6BEIDOU-2
3C03G7BEIDOU-2
4C04G4BEIDOU-2
5C05G5BEIDOU-2
6C06IGSO-1BEIDOU-2
7C07IGSO-2BEIDOU-2
8C08IGSO-3BEIDOU-2
9C09IGSO-4BEIDOU-2
10C10IGSO-5BEIDOU-2
11C11M3BEIDOU-2
12C12M4BEIDOU-2
13C13IGSO-6BEIDOU-2
14C14M6BEIDOU-2
15C16IGSO-7BEIDOU-2
16C19M1BEIDOU-3
17C20M2BEIDOU-3
18C21M3BEIDOU-3
19C22M4BEIDOU-3
20C23M5BEIDOU-3
21C24M6BEIDOU-3
22C25M11BEIDOU-3
23C26M12BEIDOU-3
24C27M7BEIDOU-3
25C28M8BEIDOU-3
26C29M9BEIDOU-3
27C30M10BEIDOU-3
28C31IGSO-1SBEIDOU-3S
29C32M13BEIDOU-3
30C33M14BEIDOU-3
31C34M15BEIDOU-3
32C35M16BEIDOU-3
33C36M17BEIDOU-3
34C37M18BEIDOU-3
35C38IGSO-1BEIDOU-3
36C39IGSO-2BEIDOU-3
37C40IGSO-3BEIDOU-3
38C41M19BEIDOU-3
39C42M20BEIDOU-3
40C43M21BEIDOU-3
41C44M22BEIDOU-3
42C45M23BEIDOU-3
43C46M24BEIDOU-3
44C48M25BEIDOU-3
45C50M26BEIDOU-3
46C56IGSO-2SBEIDOU-3S
47C57M1SBEIDOU-3S
48C58M2SBEIDOU-3S
49C59G1BEIDOU-3
50C60G2BEIDOU-3
51C61G3BEIDOU-3
52C62G4BEIDOU-3


关键词:北斗三号,GSS7000,卫星导航,星历,导航电文,北斗三代,GNSS,卫星类型,SVID,卫星编号


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