厚积薄发!北斗系统开始提供服务,虹云工程将建立天基互联网

厚积薄发!北斗系统开始提供服务,虹云工程将建立天基互联网,第1张

宇宙航天之父齐奥尔科夫斯基早有预言,“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮中”。

事实上,航天不仅关乎整个人类的未来,也是中国人千百年来的梦想。

正值2018年关将近,当回顾这一年中国所走过的航天路时,我们会发现这样一份长长的成绩单:

截至12月27日,中国在2018年完成了38次火箭发射,长征系列运载火箭也完成了第296次飞行,其中包括:

18颗北斗三号卫星发射并组网成功;

遥感卫星30号04组、31号01组成功发射;

高分一号02、03、04星,高分五号、六号、十一号成功发射;

高景03、04星的成功发射,并与2017年发射的01、02星完成首批组网;

嫦娥四号中继卫星“鹊桥”、嫦娥四号探测器相继成功发射;

风云二号H星的成功发射,并与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测;

海洋一号C星、二号B星成功发射;

陆地勘查卫星三号、四号成功发射。

不仅如此,2018年也是中国商业航天发展的元年。中国民营公司在航天领域取得了一个个从0到1的突破,航天领域的商业化尝试也迈出了实质性的脚步。例如:

5月17日,“零壹空间”成功将中国首枚民营亚轨道商业火箭发射上天。

10月27日,“蓝箭航天”研制的朱雀一号固体运载火箭发射升空,虽然发射失败,但这却是中国民营公司在航天企业的首次轨道发射,具有不容忽视的巨大意义。

12月7日,长沙的天仪研究院研制的多颗卫星成功升空。

2018年的航天发射成果中,最振奋人心的莫过于北斗三号基本系统 星座 部署的圆满完成。10次成功发射、18颗北斗卫星升空、19颗成功组网,北斗导航系统成功迈出了从区域走向全球的“关键一步”。

然而,就像“罗马不是一天建成的”,北斗三号全球导航系统的成功,也离不开整个北斗系统的大背景。

北斗导航卫星副总指挥沈苑在造就演讲中就提到,北斗卫星导航系统经历了三个阶段的进阶:北斗一号、北斗二号、北斗三号。

从1994年,中国开始建设北斗一号,通过不断的迭代升级,2012年完成了由14颗卫星组网的北斗二号,稳步实现了北斗系统的区域性系统建设。

2016年发布白皮书、2017年完成首发、目前已完成19颗卫星组网的北斗三号,基本实现了由区域性向全球性的发展目标,最终将在2020年完成35颗卫星发射组网,成为与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略并列的四大全球性定位系统。

沈苑 介绍,与此前的北斗一号、二号相比,北斗三号在服务范围、宇航能力、与其他全球系统的兼容性,以及精度等性能上都有大幅提升,可在全球范围全天候、全天时地为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

即便与其他三大全球导航系统相比,北斗三号也在星间链路技术、自主导航能力、在轨重构和在轨赋能技术等方面,具备独一无二的后发优势。

2018年是商业航天的元年,在商业发射、太空 旅游 、天地一体化里蕴藏着巨大的商机,这将是一个万亿级的市场。 当一切条件具备后,商业航天的利好空间也就来了,这里面将诞生出无数独角兽。”

今年1月, 中国运载火箭技术研究院原党委书记兼副院长梁小虹 在造演讲时预言,下一个风口将是商业航天。而进入航天领域的民营公司大致会分为:卫星公司、火箭公司、测控公司等等。而在现实中,永远不缺乏敢于率先吃螃蟹的先驱。

比如零壹空间、蓝箭航天、天仪研究院,这些民营航天公司的CEO 舒畅、张昌武、杨峰 在2018年也都先后接受造就的采访,或是登台演讲。

运载火箭是卫星飞天的基础工具。 蓝箭航天CEO张昌武 说,火箭的发射燃料、可重复使用技术、商业化前景,这些都是民营公司必需考虑的。

中型运载火箭是目前唯一可以托举未来低轨发射市场的火箭序列。在他看来,液氧和甲烷的结合,将是经济环保、实用性最佳的火箭推进剂。

就在2018年10月27日,蓝箭航天研发的朱雀一号固体运载火箭实现发射,尽管没能成功上天,但这却是中国民营航天企业的首次轨道发射,说是国内民营航天事业的里程碑也并不为过。

以往,航天事业是一项倾举国之力的国家级太空竞赛,耗时费力。但正如 天仪研究院的CEO杨峰 在造就的演讲中所说,现在的航天领域已经采用一种做“微小卫星”的方法,只需要1年甚至更少的时间、几百万的经费,就可能取得过去要用10年、耗资几亿才能取得的航天成就。

这种小步快走的航天 探索 方式,不仅稳扎稳打,更为民营公司的进入创造了非常现实的可 *** 作性。就在今年12月7日, 杨峰 的天仪研究院研制的多颗卫星顺利发射升空。

按计划,虹云工程总共会发射156颗卫星,在太空上建立能覆盖南极北极的全球性天基互联网。通俗地讲,就是可以供用户在全球范围内无死角地接入WiFi。毫无疑问,这项工程将为未来人工智能时代里诸如无人驾驶、物联网、航空运输、海洋工程等多个亟需全球范围无缝网络连接的行业提供服务,也将为民营航天提供巨大的想象空间。

卫星互联网的发展历史可以追溯到上世纪80年代,至今已发展30多年。近年来,卫星产业产值增幅逐步趋稳,产值规模稳中有升。《2020年卫星产业状况报告》数据显示,2019年全球航天产业收入规模为3660亿美元,同比增长17%,其中卫星产业收入为2710亿美元,占航天产业总收入的74%。卫星互联网赛道中卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高,2019年两者合计占整体卫星收入比例的93%。

2020年4月,卫星互联网首次作为重要的信息基础设施被纳入国家“新基建”政策支持的重点方向。卫星互联网被纳入“新基建”范畴会为行业带来广阔的发展机遇,未来蓝海无限。

卫星互联网进入与地面通信融合发展阶段

卫星互联网的发展历史可以追溯到上世纪80年代,至今已发展30多年,主要经历了三个阶段的迭代升级。

第一阶段:企图替代地面通信网络阶段(20世纪80年代-2000年)。这个阶段主要以提供语音、低速数据、物联网等服务为主,后来随着地面通信系统快速发展,卫星互联网由于市场定位错误、技术复杂度高、投资过大、研发周期长及系统能力弱等多方面原因,在与地面通信网络的竞争中宣告失败。

第二阶段:卫星成为地面通信网络的补充阶段(2000-2014年)。这个阶段的主要定位是对地面通信系统的补充和延伸,同时也在极端条件下向航空、航海等用户提供移动通信服务。

第三阶段:卫星与地面通信网络融合阶段(2014年至今)。卫星互联网与地面通信系统开始进行更多的互补合作、融合发展,向着高通量方向持续升级,卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。

卫星互联网应用空间广阔

传统地面通信骨干网受限于铺设成本、技术攻克等因素,仅覆盖了约20%的陆地面积,在互联网渗透率低的区域进行延伸普及存在现实障碍。

而卫星互联网突破了地面基站的固定连接方式,通过太空基站动态覆盖的连接方式,包括星地互联和星星互联,实现全球连接。

卫星互联网的覆盖范围和成本优势明显,可以应用于偏远地区通信、海洋作业及科考宽带、航空宽带和灾难应急通道等行业,作为地面移动通信的有效补充。

卫星互联网产业链分析

卫星互联网产业链根据上下游关系,主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营及服务四个环节。

产业链的上游主要为电器元件及材料、燃料厂商,产业链的下游主要是企业、政府、高校、个人等终端用户。

产业链的中游主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营及服务四个环节。其中,卫星制造主要包括卫星平台和有效载荷两个部分;卫星发射主要包括运载火箭研制、发射服务提供和卫星在轨交付;地面设备制造主要包括网络设备和大众消费设备;卫星运营则主要由地面运营商、卫星通信运营商、北斗导航运营商和遥感数据运营商组成。

卫星运营及服务收入占比较高

卫星互联网赛道中卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高。根据SIA的统计数据,2019年全球航天产业收入规模为3660亿美元,同比增长17%,其中卫星产业收入为2710亿美元,占航天产业总收入的74%。

2012-2018年,全球卫星产业收入保持增长态势,2018年全球卫星产业收入2774亿美元,同比上升328%;2019年,受到卫星制造和卫星制造收入的影响,全球卫星产业收入为2710亿美元。

从细分卫星互联网赛道来看,卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高,2019年两者合计占整体卫星收入比例的93%,而卫星制造和卫星发射仅分别占到整体卫星产业收入的5%、2%。

我国卫星互联网迎来快速发展的契机

我国处于卫星互联网发展初期,产业链结构逐渐完善。在我国产业链发展初期,处于卫星制造与卫星发射行业的公司将优先释放业绩;

在中国卫星互联网体系逐渐建设完善之后,地面设备制造和卫星运营及服务行业潜力巨大,有望迎来快速发展的契机,且这两个领域未来的市场空间将更为广阔。国内加快部署星座计划,重点卫星计划已具雏形。

从目前国内已发布的卫星星座项目来看,卫星发射将集中在2022-2025年;从建设进展来看,目前已发射的多为试验星,并未实现星座组网,典型代表有“鸿雁”星座、“虹云”工程、“行云”工程等项目。

—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国卫星应用行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

我国成功发射遥感三十号10组卫星,此次发射还搭载了1颗天启星座15星(瑞金号/彩虹鱼号)。这颗星的成功发射,意味着我国物联网天启星座第一阶段组网完成

至此,星座的时间重返率达到15小时,即对地球中低纬度任意一个地点的信息采集能够做到15小时一次;地面卫星终端的运行功率降低到01瓦(100毫瓦)。

据悉,天启星座计划于2022年年底前完成全部38颗卫星的组网,将实现物联网星座系统的全球覆盖,时间分辨率达到实时,地面终端的功耗更是低至005瓦。

长二丙火箭“十战全胜”:

此次发射遥感三十号10组3颗卫星的长征二号丙运载火箭由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制,据火箭院长二丙火箭总体副主任设计师邢建伟介绍,从2017年9月29日发射第一组遥感三十号卫星起,四年时间里,长二丙火箭将全部十组遥感三十号卫星高精度送入预定轨道,发射成功率100%,充分彰显了“金牌火箭”的高可靠性。

今年是长二丙火箭的高密度发射之年,预计将在3个内陆发射场执行8次发射任务,创下了型号年度发射次数纪录。面对高密度发射形势,型号队伍通过发射场流程优化、人员统筹、地面设备周转提前策划等有力措施不断提高发射场工作效率,将西昌发射场发射区测发周期由12天缩短为9天,并在本次任务中实施。

此外,为检验和提高发射场突发事件应急处置能力,在本次任务第二次总检查过程中,演练控制系统测试数据模拟超差情况下,妥善处置后重新进入负60分钟程序的各系统流程。

以上内容参考 人民网-我国成功发射遥感三十号10组卫星 天启物联网星座第一阶段组网完成

世界上存在着四个卫星导航系统,它们分别是中国北斗卫星导航系统,美国GPS卫星导航系统,俄罗斯卫星导航系统,欧洲伽利略卫星导航系统。这四大卫星导航系统中,除了美国GPS卫星导航系统完善之外,另外三大卫星导航系统还正在建设和完善中。7月31号,我国宣布北斗三号系统正式开通,这对中国科研领域造成什么样的影响呢?

第1个影响:便于精准定位

卫星定位系统的主要功能是完成定位和导航。军事上会用到导航和定位,生活中也离不开导航和定位。比如说我们自己开车去旅游时,需要依靠卫星导航系统才能找到准确的目的地。微信有一个位置共享功能,这也是利用了卫星导航系统。北斗三号系统开通之后,可以进行精准定位,并不是说没有开通之前,我国卫星系统不能准确定位。而是北斗三号系统开通之后,大大增加定位度。

第2个影响:与其他技术相融合,提高科技完成度

2020年,我国5g技术迎来了新高度,无论是基站建设的方向与位置,还是5G智能手机普及程度,都到达新层面。然而,5g移动通信要想得到更快的发展,必须和区域链、物联网和人工智能等新科技相融合。北斗卫星系统能完成各个区域的衔接,北斗三号系统的开通,将各大区域的连接变得更加密切。

第3大影响:弥补系统漏洞

由于各种原因,我国北斗卫星导航系统不能在外国建立地面站,卫星导航系统要进行数据传输。北斗三号系统的成功开通,标志着该难题得到很好的解决。北斗三号系统克服各种难题,设计师将它设计成可以进行行星与行星之间,行星与地球之间互相传输的卫星系统。

总而言之,北斗三号卫星系统的开通标志着我国卫星系统建设迎来了新篇章。

来及北斗卫星高级工程师传出的捷报,这将是我国历时两年多的成绩。在这两年的时间里,先后对29颗卫星实施累计60万余块程控指令上注,并相继开展星地建链、星间捕跟建链、在轨标校、测量通信等工作。

目前,国内现有地面测控站尚无法实现对全球组网卫星的不间断跟踪测控。此次北斗卫星服务全球组网相关需求后,相关的工作原理如下:

同时,全球所有卫星在轨运行状态也能够通过一颗卫星随时传递到地面,从而实现对所有组网卫星的24小时不间断管理。

面对如此庞大的卫星管理问题,西安卫星测控中心于2015年在渭南测控站装备一套星间链路运行管理专用设备,为全面监测北斗全球组网 星座 星间链路系统运行状况,并在当年正式投入使用。

参与该项目的刻图案团队成员透露:“通过这一套设备,我们不仅可以全面测试整个星间链路网络,还可以对星间链路系统开展故障诊断与修复工作。”

今年是北斗全球系统建设的收官之年,目前,最后一颗全球组网卫星已经运抵西昌卫星发射中心,发射计划6月待定,只差一个合适的机会。

目前共有四大覆盖全球的卫星导航定位系统,分别为美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗、欧盟的伽利略。

中国的北斗卫星导航系统截至目前总共发射了58颗卫星,这其中包括了4颗北斗导航试验卫星,29颗北斗三号卫星。按照计划,我国北斗系统将在近期完成最后一颗组网卫星的发射,从而全面完成全球系统建设, 实现几代北斗人执着追求的“全球梦”,因此,六月的最后一颗北斗三号卫星至关重要

北斗卫星导航系统的功能可提供定位、导航和授时功能,这三个基础功能在其他卫星导航系统里面都基本实现了, 在简单的基础功能上北斗系统还可提供具有通信功能的短报文服务,这是北斗系统区别于全球其他卫星导航系统的独特功能

看到之前的其他国家受制于GPS卫星定位系统,导致很多功能受限,给国家带来了诸多威胁,这就是我国的北斗卫星的重要原因,在汲取各个卫星导航系统的经验,中国北斗厚积薄发,在许多领域都争取能优于其他定位导航系统。

关于卫星导航系统可以提供精准的时间的功能,很多人有很多的不明白。其实在我们的生产生活中,有很多领域和场景是需要高精准度的时间的,比如说在金融、电力、通信、工业生产、物联网、智能家居等领域,他们都需要利用北斗系统提供的精准时间。

在没有卫星提供精准时间授权的时候!人们通常采用原子钟技术,可以提供高精准度的时间,但是价格高昂,我们的 社会 各领域还不可能全部使用原子钟,所以依靠卫星导航系统提供的授时服务就成为当前普遍的选择。

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事实上,北斗系统这些年已成功应用于我国的测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等很多领域,本篇且跟北斗模块研发厂商SKYLAB一起来看北斗的利民应用。

相对于北斗二号区域系统,北斗三号服务区域将扩展至全球,同时,实现了下行导航信号升级与改造等关键技术方面的突破,实现了与北斗二号下行导航信号的平稳过渡,并在此基础上增加了新的导航信号,为用户提供更为优质的服务。北斗系统的全域覆盖、全时联通,将推动万物互联时代的加速到来,一种全新的“北斗+”生产生活方式已初见端倪。

“北斗+交通”:对危险品的运输车、旅游客车、或者长途客车的车辆速度和路线实时监控,保障驾驶安全;超速现象将大为减少,交通事故也将减少;

“北斗+水利”:用北斗卫星导航对大坝位置漂移进行测量,误差精确到毫米级;大坝的漂移值过大,即进行预警,解决了特殊灾害天气情况下无法开展人工监测导致出现盲区的情况。

“北斗+精细农业”:精细农业借助北斗系统的高精度定位实现农机的自动化驾驶仪,可以大幅提升农机使用效率,降低劳动强度;

“北斗+渔船”:出海作业能实时监控,渔船出险可随时报警,在海上能收听天气预报和预警通知,北斗已成了渔民口中的“千里眼”“顺风耳”“护身符”……

“北斗+物流”:包装可以根据商品体积重量自动选择包装箱,发货可以根据地址自动分拣配送,买家可以随时知道所购物品的行踪轨迹;

“北斗+支付”:能够对1秒钟内成百上千的股票、车票购买申请进行精确排队,按序办理;通过精确掌握车辆位置变化和时间长短,从云端快速准确完成高速公路行驶缴费、公共场所停车收费、车辆自动充电计价等;

“北斗+工作”:警察坐在指挥中心,就能通过北斗移动警务系统实现对巡逻警车和警力的精准调度,做到快速出警、就近派警;农民在家里干着家务逗着娃,就能通过北斗无人机在田里播着种洒着药;牧民坐在家中喝着奶茶聊着天,就能通过北斗项圈放牧几公里外的羊群牛群……

北斗定位很好理解,就是通过测量出已知位置的卫星导北斗模块之间的距离,再综合多可卫星的数据计算出北斗模块所在位置的经纬度信息。北斗模块和GPS模块一样,北斗模块被称为用户部分,它像“收音机”捕获并跟踪卫星的信号,根据NMEA-0183协议的标准规范,将经纬度、高度、速度、时间等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。

北斗三号导航系统可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具有独特的短报文通信功能。相较于北斗二号卫星系统,除了覆盖区域由区域覆盖扩大到全球覆盖外,在性能上、系统可靠性上,都有很大的提高。目前,SKYLAB的北斗模块(多模)的独立定位精度为3M,基于星基增强系统的情况下,定位精度能达到25M。

高精度北斗应用:

随着物联网技术的不断进化,智慧城市的不断快速发展,我们享受着各种基于北斗、GPS以及室内定位技术的高精度位置服务给我们带来的生活便利。北斗高精度服务方面,在国家北斗地基增强系统基础上,面向大众、触手可及、随需而用的公共服务正在不断开发和提供。

共享单车:在共享单车应用方面,北斗高精度定位可以实现共享单车1米精度的定位,大大减少定位误差,方便用户找车。

电子围栏:划定电子围栏来规范管理单车停放,利用北斗导航的厘米级精度定位进行测量划定,支持后台对高精度定位的共享单车是否停放到规定区域做出判断,方便引导规范停车,减少城市管理成本。

智能手机、车载终端、穿戴式设备等个人消费领域:通过北斗高精度,手机定位可以实现1米的定位精度,特别是在卫星信号观测环境较差、短时间完全遮挡的情况下,手机终端通过高精度定位解决方案中的增强定位服务,可解决手机用户在高架下、隧道、车库等情况下无法定位的问题。

    中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统 ,也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星也是在生活方面方面起到了非常大的作用。
一,日常生活方面
我们日常生活的导航和定位都离不开北斗导航,用户不仅能实现精确的定位,也可以在驾驶的同时获得实时路况,进行最优的路线规划;对于一些网约车来说,会根据导航确定的路线确定乘车价格;而且我们可以根据导航在网上看到购买快递到达的位置;对于日常坐公交车的人来说,可以根据导航系统查看公交车到达的位置……


二,工程建设方面
就前不久上海洋山深水港启动的“5G+L4级智能驾驶重卡”,实现了一次性精准停车、近距离自动列队行驶,提升了洋山港智能转运效率和东海大桥行驶能力。这些智能重卡就是根据导航的精确定位从而做到精准停车,列队行驶。对公路建设也有很大帮助,可以减缓公路工程建设勘察工作压力及作业强度,使得工程建设效率有所提高……


三,农业畜牧方面
现在的放牧不在像以前那样,人跟在牲畜到处乱走,只需在每头牛的耳朵上装一个芯片,就能利用北斗卫星随时看到每一头牛的位置。如此一来,将大大节省了放牛的人力和时间。对于种植户喷洒农药,也是开始采用无人机喷洒农药的方式,无人机根据北斗导航的定位系统,可以保证农药被喷洒在每一块土地上,很大程度上节省了人力和时间……


北斗导航的建立在很大的程度上方便了人们的生活,导航系统出在日常生活的方方面面,现在的人们也是越来越依赖导航系统,在不久的将来导航系统会给我们带来意想不到的惊喜。


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