01|嫦娥五号任务圆满成功,中国首次实现地外天体采样返回
11月24日,长征五号运载火箭将重达8.2吨的嫦娥五号探测器精准送入地月转移轨道。12月17日,嫦娥五号返回器成功着陆内蒙古四子王旗。嫦娥五号任务创造了我国航天探测器首次实现地外天体采样与封装、首次实现地外天体起飞、首次实现月球轨道交会对接、首次携带样品高速再入地球等“多个首次”。中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官。
嫦娥五号任务作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,首次实现了我国地外天体采样返回。这是发挥新型举国体制优势攻坚克难取得的又一重大成就,标志着中国航天向前迈出一大步。
02|中国北斗卫星导航系统全球星座部署完成
6月23日,我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星。此次发射任务取得圆满成功,标志着北斗三号全球星座部署全面完成,具备向全球提供服务能力。北斗三号系统由24颗中圆地球轨道、3颗地球静止轨道和3颗倾斜地球同步轨道共30颗卫星组成。自此,我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家,目前全球已有120余个国家和地区使用北斗系统。
北斗一号系统和北斗二号系统分别于2000年、建成并向中国和亚太地区提供服务,在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,产生了显著的经济效益和社会效益。
03|中国迈出行星探测第一步,天问一号探测器奔向火星
7月23日,长征五号运载火箭成功将首次火星探测任务天问一号探测器精准送入地火转移轨道。天问一号任务是我国建设航天强国进程中的重大标志性工程,是中国航天走向更远深空的里程碑工程。任务成功后,我国将成为世界上第一个首次探测就通过一次任务实现火星环绕和着陆巡视探测的国家,也将成为世界上第二个实现火星车安全着陆和巡视探测的国家。
自发射以来,“天问一号”已完成3次轨道修正和1次深空机动,现已飞行约3.6亿公里,距离地球超过1亿公里,距离火星约1200万公里,预计在2月中旬接近火星后,实施“刹车”制动进入环火轨道,为火星着陆作准备。
04|长征五号B运载火箭首次飞行取得圆满成功
5月5日,长征五号B运载火箭将新一代载人飞船试验船、柔性充气式货物返回舱试验舱等载荷组合体送入预定轨道,首次飞行
一、行业及区域应用
北斗系统提供服务以来,已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信系统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,融入国家核心基础设施,产生了显著的经济效益和社会效益。?
1、交通运输方面,北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。
截至12月,国内超过600万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆,36个中心城市约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施已应用北斗系统,建成全球最大的营运车辆动态监管系统,有效提升了监控管理效率和道路运输安全水平。
据统计,与中国道路运输重特大事故发生起数和死亡失踪人数相比均下降50%。
2、农林渔业方面,基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业,服务农机设备超过5万台,精细农业产量提高5%,农机油耗节约10%。
定位与短报文通信功能在森林防火等应用中发挥了突出作用。为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务,全国7万余只渔船和执法船安装北斗终端,累计救助1万余人。
3、水文监测方面,成功应用于多山地域水文测报信息的实时传输,提高灾情预报的准确性,为制定防洪抗旱调度方案提供重要支持。
4、气象测报方面,研制一系列气象测报型北斗终端设备,形成系统应用解决方案,提高了国内高空气象探空系统的观测精度、自动化水平和应急观测能力。
5、通信系统方面,突破光纤拉远等关键技术,研制出一体化卫星授时系统,开展北斗双向授时应用。
6、电力调度方面,开展基于北斗的电力时间同步应用,为在电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。
7、救灾减灾方面,基于北斗系统的导航、定位、短报文通信功能,提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务,显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。
8、公共安全方面,全国40余万部警用终端联入警用位置服务平台。北斗系统在亚太经济合作组织会议、二十国集团峰会等重大活动安保中发挥了重要作用。
二、大众应用
北斗系统大众服务发展前景广阔。基于北斗的导航服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用,广泛进入中国大众消费、共享经济和民生领域,深刻改变着人们的生产生活方式。?
5月10日,由中国联通与华大北斗共同成立的“5G+北斗高精度定位开放实验室”将运营商、芯片模组商、设备商、垂直行业应用商、研究机构及高校联合起来,构建基于5G和北斗的合作生态系统,共同推动5G+北斗的高精度定位在垂直行业的应用落地。?
1、电子商务领域,国内多家电子商务企业的物流货车及配送员,应用北斗车载终端和手环,实现了车、人、货信息的实时调度。
2、智能手机应用领域,国内外主流芯片厂商均推出兼容北斗的通导一体化芯片。前三季度,在中国市场销售的智能手机约有470款具有定位功能,其中支持北斗定位的有298款,北斗定位支持率达到63%以上。
3、智能穿戴领域,多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备,以及学生卡、老人卡等特殊人群关爱产品不断涌现,得到广泛应用。
原理
1、空间定位原理
在空间中若已经确定A、B、C三点的空间位置,且第四点D到上述三点的距离皆已知的情况下,即可以确定D的空间位置,原理如下:
因为A点位置和AD间距离已知,可以推算出D点一定位于以A为圆心、AD为半径的圆球表面,按照此方法又可以得到以B、C为圆心的另两个圆球,即D点一定在这三个圆球的交汇点上,即三球交汇定位。北斗的试验系统和正式系统的定位都依靠此原理。
2、有源与无源定位
当卫星导航系统使用有源时间测距来定位时,用户终端通过导航卫星向地面控制中心发出一个申请定位的信号,之后地面控制中心发出测距信号,根据信号传输的时间得到用户与两颗卫星的距离。
除了这些信息外,地面控制中心还有一个数据库,为地球表面各点至地球球心的距离,当认定用户也在此不均匀球面的表面时,三球交汇定位的条件已经全部满足,控制中心可以计算出用户的位置,并将信息发送到用户的终端。北斗的试验系统完全基于此技术,而之后的北斗卫星导航系统除了使用新的技术外,也保留了这项技术。
当卫星导航系统使用无源时间测距技术时,用户接收至少4颗导航卫星发出的信号,根据时间信息可获得距离信息,根据三球交汇的原理,用户终端自行可以自行计算其空间位置。此即为GPS所使用的技术,北斗卫星导航系统也使用了此技术来实现全球的卫星定位。
2、精度
参照三球交汇定位的原理,根据3颗卫星到用户终端的距离信息,根据三维的距离公式,就依靠列出3个方程得到用户终端的位置信息,即理论上使用3颗卫星就可达成无源定位,但由于卫星时钟和用户终端使用的时钟间一般会有误差;
而电磁波以光速传播,微小的时间误差将会使得距离信息出现巨大失真,实际上应当认为时钟差距不是0而是一个未知数t,如此方程中就有4个未知数,即客户端的三位坐标(X,Y,Z),以及时钟差距t,故需要4颗卫星来列出4个关于距离的方程式;
最后才能求得答案,即用户端所在的三维位置,根据此三维位置可以进一步换算为经纬度和海拔高度。
若空中有足够的卫星,用户终端可以接收多于4颗卫星的信息时,可以将卫星每组4颗分为多个组,列出多组方程,后通过一定的算法挑选误差最小的那组结果,能够提高精度。
电磁波以30万千米/秒的光速传播,在测量卫星距离时,若卫星钟有一纳秒(十亿分之一秒)时间误差,会产生三十厘米距离误差。尽管卫星采用的是非常精确的原子钟,也会累积较大误差;
因此地面工作站会监视卫星时钟,并将结果与地面上更大规模的更精确的原子钟比较,得到误差的修正信息,最终用户通过接收机可以得到经过修正后的更精确的信息。当前有代表性的卫星用原子钟大约有数纳秒的累积误差,产生大约一米的距离误差。
为提高定位精度,还可使用差分技术。在地面上建立基准站,将其已知的精确坐标与通过导航系统给出的坐标相比较,可以得出修正数,对外发布,用户终端依靠此修正数,可以将自己的导航系统计算结果进行再次的修正,从而提高精度。
例如,全球定位系统使用差分全球定位系统后,定位精度可达到5米左右。
以上内容参考?百度百科-北斗卫星导航系统