新原子钟+星间链路，北斗三号新科技将令世界期待( 二 ) _小知识

而北斗三号搭载的原子钟，相较之前的铯原子钟，其稳定性和漂移率等指标都有了极大的提升。虽然功耗上来了，但是保证了更高的精度，付出的努力都是值得的。
星间链路——可靠性与稳定性的突破
卫星导航系统的建设离不开地面基站。地面部分的作用在于观测卫星在轨情况、向导航卫星发布指令及矫正卫星姿态。通过建立基站，我们才能在地面上对卫星进行更好的实时监控。一旦卫星出现故障，更多基站意味着我们能更快对其进行回应并及时处理。这里我们将卫星导航系统在不能应用于导航与定位服务时系统对用户发出警告的能力称为导航系统的完好性。
一般而言，在其他条件类似的情况下，建立的地面基站越多，高轨道卫星越多，其完好性也越大。由于较早起步， GPS在全球已经建立相当规模基站。相比而言，北斗的基站数量少很多。于是，为了加强北斗三号的完好性，我们采用了星间链路的方案。

卫星定位的示意图图源：今日北斗
星间链路的概念并不新鲜， GPS也采用了这一技术，叫做Crosslink 。该技术的大概原理是通过卫星间的相互通信，对卫星的运行状态进行实时监控和调整。这就缩减了对地面基站的依赖度，并加强其完好性。通过该技术， GPS星座可以在失去地面支持情况下仍旧维持一段时间的正常运转。
但是GPS的Crosslink采用的是波束角较宽的UHF（UltraHighFrequency）频段。理论上来说，当两个卫星进行通信时，波束角越宽，意味着发送信息的范围就越宽，卫星在发出信息时有更大几率将信息发送给非目标卫星，这样就容易造成信息泄露。而北斗采用Ka星间链路（Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分， Ka波段的频率范围为26.5-40GHz 。 Ka代表着K的正上方(K-above) ， Ka波段大致上的频率范围是30/20GHz 。 Ka频段具有可用带宽，干扰少，设备体积小的特点。常用于卫星通信）， Ka频率高，波束角相对比较小，也就是说能够保证本卫星发出的信号只被想让接收信号的卫星接收，不会发到别的卫星那儿，保密性得到加强。同时，更高的频率也意味着卫星间通信的效率可以更高。所以，北斗三号的性能在未来的发展非常值得世界期待。
结语
回顾北斗发展历程：2000年，我国发射了两颗“北斗一号”卫星，结束了第一阶段的建设。第一代北斗的建设，其实围绕的就是“双星定位”的问题。但它虽然实现了定位，但定位精度很低，区域定位大概只有20米的精度，相较当时的格洛纳斯有一定差距，更不必说GPS 。
但是新一代北斗却意义重大，它的诞生彻底打破了美俄定位两家强的局面，也验证了理论的可实现性。 2006年11月，中国对外宣布，将在今后几年内发射导航卫星，开发自己的全球卫星导航和定位系统。
从2007年开始，我国开始北斗第二代卫星的组网，自2007年起发射第一颗“北斗二号”卫星，后续每一颗卫星的发射周期越来越短，而且2008年的汶川大地震在北斗的帮助下，灾区救援的效率十分之高，把握住了黄金的72小时，减少了地震所造成的生命财产损失。到2012年，我国陆续发射12颗“北斗二号”卫星，基本覆盖亚太地区，完成了第二阶段的建设。
按照《中国北斗卫星导航系统》白皮书所言，到2020年前后，我国将建成北斗全球系统，向全球提供服务,完成30多颗组网卫星发射，实现全球服务能力。加强与其它卫星导航系统间的沟通，推动卫星导航技术的兼容性应用，是发展卫星导航系统的重要课题。 GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等系统建成以后，导航卫星将达到100颗以上，这也就意味着全球用户可以接收到更多的可用卫星信号。能够受到的卫星信号越多，也就意味着得到更高的定位精度。北斗将以一个开放的心态去积极融入定位导航系统的大家庭，服务全人类。

新原子钟+星间链路，北斗三号新科技将令世界期待( 二 )

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