¿Qué nuevas tecnologías utiliza Beidou-3?
El primer lote de satélites de red Beidou-3 (2) se lanzó con éxito al cielo con un método de lanzamiento de "un cohete, dos satélites". Marcó el comienzo de la construcción oficial del país. "Beidou" sistema global de navegación por satélite. Utiliza las últimas tecnologías de relojes atómicos y enlaces entre satélites. Reloj atómico: ¿el corazón del sistema de navegación?
Todos sabemos que el tiempo se define seleccionando un punto de partida reconocido y acumulándolo en intervalos de tiempo fijos. Pero el problema es que las personas tienen diferentes requisitos para lo "fijo" en este "intervalo fijo" en diferentes períodos. ?
Antes de 1960, la gente utilizaba el intervalo de rotación de la Tierra como base para formar el tiempo. Este era el tiempo universal, que satisfacía las necesidades de la época. Más tarde, la gente descubrió que la Tierra es como un niño de mal humor, cuya velocidad de rotación cambia rápida y lentamente. Finalmente, algunos trabajadores científicos tuvieron que abandonar este "intervalo fijo" que no era "fijo" porque sólo podía alcanzar una precisión de 10-7, lo que ya era un gran error para la investigación y el progreso científico. ?
Esto plantea un problema difícil para los científicos. ¿Qué debemos hacer si no se puede "arreglar"? Finalmente, llegaron a un compromiso (y una solución turbia). ?
Dado que los requisitos de tiempo varían de persona a persona, entonces podemos crear una escala de tiempo que tenga ambas ventajas. Entonces, aparece una nueva escala de tiempo: el Tiempo Universal Coordinado (UTC). ?
Hay dos aspectos a los que prestar atención en la generación del tiempo universal coordinado: la segunda longitud del tiempo atómico y el momento del tiempo universal. De esta manera, la segunda duración de UTC refleja fielmente la segunda duración del tiempo atómico, pero se estipula que la diferencia horaria entre UTC y la hora universal debe mantenerse dentro de 0,9 segundos. Si la diferencia horaria va a exceder los 0,9 segundos, agregue 1 segundo o reste 1 segundo de UTC (el llamado "segundo intercalar") y use este método para reducir la brecha. ?
La razón por la que el reloj atómico del satélite de navegación se llama el "corazón" del satélite es muy simple. El propósito de la navegación es el posicionamiento. El posicionamiento requiere distancia, y la distancia requiere el tiempo de transmisión de ondas electromagnéticas multiplicado por la velocidad de transmisión. ?
Cuanto mayor sea la precisión del tiempo de entrega, mayor será la precisión del posicionamiento. Cada satélite emite continuamente una señal de radio digital que contiene su posición y hora con una precisión de una milmillonésima de segundo. El dispositivo receptor del sistema de navegación por satélite recibe señales de cuatro satélites y luego calcula la posición en la Tierra con un error de sólo unos 100 m. El dispositivo receptor compara el tiempo de recepción con el tiempo de lanzamiento del satélite y calcula la distancia del satélite a través de la diferencia entre los dos (valor de definición de velocidad de la luz en el vacío: c0=299792458m/s, si el tiempo de lanzamiento del satélite es uno milésima de segundo más tarde que el tiempo de recepción, entonces la distancia entre el dispositivo receptor y el satélite es 299337,984 m). ?
Al comparar este tiempo con el de otros tres satélites con posiciones conocidas, el dispositivo receptor puede determinar la latitud, longitud y altitud. Se puede observar que mejorar la precisión de su reloj atómico juega un papel indispensable en la calidad de la navegación por satélite. ?
Beidou-3 ha sido equipado con el reloj atómico de rubidio de nueva generación más avanzado de China, Yang Changfeng, diseñador jefe del sistema de navegación por satélite Beidou, dijo que la estabilidad del reloj atómico de rubidio de nueva generación. El reloj ha alcanzado el orden de 10-14, "Esto es bastante. Sólo hay un error de 1 segundo en 3 millones de años". ?
Además, si bien la precisión de los relojes atómicos está garantizada, también se debe tener en cuenta la estabilidad. Esto es como decir que el jefe nos dijo que saliéramos del trabajo a las 5:30. Aunque siempre te controla para que trabajes horas extras, siempre te vigila hasta las 6 en punto, y es muy preciso, y lo hará. No será necesario ir al baño para pedir comida para llevar. El director de otro departamento a veces sólo mira hasta las cinco de la tarde y otras veces hasta las seis y media. Esto no es aconsejable. ?
En comparación con el reloj atómico de cesio anterior, el reloj atómico llevado por Beidou-3 ha mejorado enormemente su estabilidad, velocidad de deriva y otros indicadores. Aunque el consumo de energía ha aumentado, garantiza una mayor precisión y el esfuerzo vale la pena. ?Enlace entre satélites: ¿un avance en fiabilidad y estabilidad?
La construcción de sistemas de navegación por satélite es inseparable de las estaciones base terrestres. La función de la parte terrestre es observar el estado de los satélites en órbita, dar instrucciones a los satélites de navegación y corregir la actitud de los satélites. Al establecer estaciones base, podemos realizar un mejor seguimiento en tiempo real de los satélites en tierra. Si un satélite falla, tener más estaciones base significa que podemos responder más rápido y solucionarlo de manera oportuna.
Aquí nos referimos a la capacidad del sistema de navegación por satélite de advertir a los usuarios cuando no se puede utilizar para servicios de navegación y posicionamiento como integridad del sistema de navegación. ?
En términos generales, en otras condiciones similares, cuantas más estaciones base terrestres y satélites de órbita alta se establezcan, mayor será su integridad. Debido a su inicio temprano, el GPS ha establecido considerables estaciones base en todo el mundo. En comparación, Beidou tiene muchas menos estaciones base. Por lo tanto, para mejorar la integridad de Beidou-3, adoptamos una solución de enlace entre satélites. ?
El concepto de enlaces entre satélites no es nuevo. El GPS también utiliza esta tecnología, llamada Crosslink. El principio general de esta tecnología es monitorear y ajustar el estado operativo de los satélites en tiempo real mediante la comunicación mutua entre satélites. Esto reduce la dependencia de las estaciones base terrestres y mejora su integridad. A través de esta tecnología, la constelación GPS puede mantener un funcionamiento normal durante un período de tiempo incluso si se pierde el apoyo terrestre. ?
Sin embargo, GPS Crosslink utiliza la banda de frecuencia UHF (Ultra High Frequency) con un ángulo de haz más amplio. En teoría, cuando dos satélites se comunican, cuanto más amplio es el ángulo del haz, mayor es el rango de envío de información. El satélite tiene mayores posibilidades de enviar información a satélites que no son el objetivo, lo que puede provocar fácilmente una fuga de información. Beidou utiliza el enlace entre satélites Ka (la banda Ka es parte de la banda de microondas del espectro electromagnético. El rango de frecuencia de la banda Ka es de 26,5 a 40 GHz. Ka representa K-arriba, y el rango de frecuencia aproximado de la banda Ka es es 30/20 GHz. La banda de frecuencia Ka tiene las características de ancho de banda utilizable, baja interferencia y tamaño de equipo pequeño. La frecuencia Ka es alta y el ángulo del haz es relativamente pequeño, lo que significa que puede garantizar que la señal enviada por el. El satélite solo es deseado. El satélite que recibe la señal no la enviará a otros satélites y se mejora la confidencialidad. Al mismo tiempo, las frecuencias más altas también significan que la comunicación entre satélites puede ser más eficiente. Por lo tanto, el desarrollo futuro del rendimiento de Beidou-3 vale las expectativas del mundo. ?