从一个设想到覆盖全球！北斗卫『全』星不断突破 稳步提升｜最新进展

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　　今天(8日)是中国航天事业创建70周年。1956年10月8日，国防部第五研究院挂牌，标志着中国航天事业的诞生。作为中国航天的标志性重大工程之一，北斗卫星导航系统经过30多年发展历程，现已深度融入国计民生，成为我国重要的空间基础设施。今年，西安卫星测控中心北斗测控团队历时数月，对北斗系统进行全面在轨升级，北斗卫星导航系统导航精度、稳定性得到显著提升。

　　今年3月13日到7月31日，历时140天，中国北斗卫星导航系统完成全面在轨升级。升级后的北斗卫星导航系统将在全力确保稳定运行的基础上，丰富发展新的导航技术手段，向全球用户提供更加稳定可靠的定位导航授时服务。这次升级，涉及北斗导航系统所有在轨卫星，要完成大量轨道控制、数据注入等复杂操作，工作规模和难度都是史无前例的。

　　西安卫星测控中心 买鹏：这次升级的要求比较高，覆盖范围大，要求对用户的影响是无影响、无感升级、零容错，所以说压力会更大。

　　从2025年年底开始，买鹏和他所在的测控团队就已预先制订了上百份应急预案并反复推演，最终确定了“分批实施、逐星验证、动态切换”的升级策略。升级前，团队还加大了对升级目标卫星的“体检”频率，对卫星部件、载荷、整星运行状态等进行检查，保证它们以最佳状态投入在轨升级。

　　西安卫星测控中心 梁文洁：基本上每个月都会有卫星体检，每半年会有一个汇总。对一些故障比较频发的卫星，频率还会高一点。

　　为确保全系统平稳升级，在轨升级启动阶段，测控团队要先把程序和指令上注至试验卫星，并重点监测这颗试验卫星的状态。

　　买鹏：相当于我们输液前，做一个皮试，看看适应性，一般正常之后才会去进行输液之类的操作。

　　试验星完成升级并确认状态正常后，升级团队分批次对其余卫星实施相同作业。从今年的3月13日到4月10日，该团队每天要给卫星上注大量指令，这个步骤不能出现一点差错，因为每一条指令都关系着卫星的姿态和位置。

　　完成了上述步骤后。升级团队重构北斗导航卫星的编号，也就是PRN号，主要是将所有北斗三号卫星相对靠后的编号，与北斗二号卫星相对靠前的编号进行对调。

　　买鹏：对于普通百姓，把性能更好的卫星对应PRN号，调整到大多数人都能用到的一个号段。这样对于精度、稳定性，比如说山区遮蔽区域，有显著的提升。

　　经过测控团队四个多月的值守，全部升级操作在用户普遍无感的情况下顺利完成，北斗三号系统全面接替北斗二号系统的导航服务，北斗卫星导航系统导航精度、稳定性得到显著提升。北斗卫星导航系统作为建设成熟、功能完备、性能优越的全球卫星导航系统，目前在轨运行卫星数量已达50颗，空间信号精度优于2米，全球定位精度优于10米，测速精度优于0.2米/秒，授时误差小于20纳秒。通过精密单点定位服务信号，可实现定位水平精度优于0.3米、垂直精度优于0.6米。目前，北斗系统已深度融入国家经济社会发展大局，持续向各类用户提供高精度定位导航授时服务，成为支撑行业发展、服务百姓生活的科技先锋。

　　西安卫星测控中心 王星宇：本次升级圆满结束，但是我们后续要继续做好在轨卫星的管理等工作，确保这些卫星在轨正常运行。

　　从一个设想到覆盖全球

　　北斗卫星导航系统的“三步走”

　　1994年，我国正式立项启动建设北斗卫星导航系统工程，启动自主可控导航系统的建设之路。从零起步的北斗，用清晰的三步走战略，完成了从试验探索到服务全球的跨越。

　　北斗卫星导航系统工程迈出的第一步，是建设基于双星定位原理的北斗一号系统。“双星定位”设想由陈芳允院士于1983年提出，原理是利用两颗地球同步轨道卫星进行区域定位的导航方法。2000年，“北斗一号”系统建成并投入使用，解决了中国卫星导航系统从无到有的问题。

　　梁文洁：北斗一号本质是探路、攻坚。当时我们没有任何成熟经验，轨位争取、在轨运维，都是全新的挑战。这一阶段重大的意义，是验证了一系列技术路线，证明中国完全具备自主建设卫星导航系统的能力。

　　2012年，北斗二号系统完成建设，实现了对亚太区域的导航服务覆盖。然而要想实现全球组网的最终目标，必须解决地面测控站覆盖范围有限的问题。为此，中国航天人选择采用星间链路技术，通过搭建卫星与卫星之间的数据通信链路，实现对地面测控站测控覆盖范围以外卫星的测控管理。

　　梁文洁：实现了卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通后，我们虽然无法直接控制处在地球另一面的北斗卫星，但通过北斗卫星的星间链路，同样能和它们取得联系。测控站只要对星座中的一颗北斗卫星发送指令，便可以在所有卫星之间传递下去。

　　北斗三号全球系统由3类不同的卫星组成，包括3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和24颗中圆地球轨道卫星，它们在不同的轨道上各司其职。采用星间链路技术后，北斗三号系统定位精度较上一代显著提升，更形成了优于传统导航系统的中国特色技术优势。如今的北斗，早已融入千家万户、百业千行。手机定位、交通出行、智慧农业、基建监测等领域处处都有北斗的身影。

　　多星共位方案

　　为中国卫星争得“太空席位”

　　北斗卫星在轨提供优质导航服务的前提，是要将卫星准确部署在预定轨道上。2007年，面对轨位稀缺的状况，以航天测控专家李恒年为首的“北斗牧星人”，凭借先进精湛的多星共位技术，在国际谈判中为即将发射的北斗卫星争取到了太空中宝贵的“一席之地”。

　　环绕赤道上空、距地面约3.6万公里的地球静止轨道，是航天领域极其宝贵的资源。随着人类航天事业的发展，这条360度的圆弧显得越来越拥挤。

　　西安卫星测控中心 高敏：外围一圈是地球同步轨道，在地球同步轨道上分布着很多中国和国外的卫星，它们之间不会产生碰撞风险和频率干扰，是因为我们使用了多星共位技术。

　　这项技术的全称是地球静止卫星多星共位控制技术。在我国率先研究这项技术的，是西安卫星测控中心的航天测控专家李恒年。2007年，为了北斗卫星导航系统的建设需要，我国要发射北斗一号04卫星到既定轨道。但这个轨道上，已经有了两颗国外卫星。当李恒年提出我国的多星共位方案时，国外专家明确表示：不同意。

　　既要和平利用太空资源，还不能损害国家合法太空权益。谈判桌上的两难，关系到北斗卫星导航系统未来数十年的布局。

　　西安卫星测控中心 李恒年：当年好像走不通了，走到哪个轨道都有别人的卫星或者我们的卫星。我们新打上去的卫星到哪儿去？放不进去了，相当于空间满了。

　　面对国外专家的质疑，谈判桌上的李恒年没有退让，他与团队一次次讨论，一遍遍分析，把中国人自己的同步卫星共轨控制理论，变成了一套经得起验证和推敲的多星共位技术方案。

　　李恒年：最后把我们的轨道位置挤进去了。我现在回顾原因，就是别人知道你有这种技术，能保证自己的卫星安全和别人的卫星安全，别人也能放心。

　　经过艰苦的拉锯、漫长的磋商，李恒年用科学、周密的技术方案说服了外方专家，最终实现了北斗卫星与他国卫星共轨运行的目标。不仅为北斗卫星成功争取到了至关重要的太空轨位资源，更成为中国和平利用太空资源的典范。事后李恒年将这项技术总结为中英双语著作并出版，为世界各国提供了太空治理的“中国方案”。

　　“天地大营救”验证北斗测控团队技术实力

　　北斗导航星座的建设历程并非一片坦途，2020年3月，就在北斗三号星座组网建设的最终冲刺阶段，西安卫星测控中心北斗测控团队就曾经实施了一次惊心动魄的“天地大营救”，为北斗三号系统如期开通服务争取到了宝贵时间。

　　2020年3月9日，北斗三号GEO-2卫星从西昌发射升空，成功进入预定轨道。作为北斗三号组网的倒数第二颗卫星，它对于北斗系统顺利组网运行至关重要。按照计划，它要在接下来几天里完成5次变轨，最终进入距地球3.6万公里的地球静止轨道。但发射第二天，卫星在进行第二次变轨时，意外发生了。

　　西安卫星测控中心 王鑫：点火十几分钟的时候，卫星的姿态持续变化，相当于异变的趋势。三分钟过去，还在持续地发散，如果再往下到达它的门限的话，这个卫星姿态可能会失控。

　　如果不及时处置，后续可能会引起整星故障。而距离“北斗”全球组网，只剩下不到五个月。

　　王鑫：卫星的安全，是有很大的风险的，对我们来说，也是心里头比较心惊胆战的这么一个状态。

　　面对突发情况，身处总体岗位的王鑫冷静下达发动机紧急关机的指令，而后迅速带领团队开展问题排查。

　　王鑫：最后能确定故障点是在发动机，它的大喷管的喉部靠近上游的位置，有一个类似烧蚀的击穿，有点像咱们说的这个地方烧漏了。

　　就在大家对如何解决这从未出现的问题一筹莫展之际，一个大胆的设想被王鑫提了出来。

　　王鑫：8B目前是没有办法满足这么高的轨道抬升和长时间工作的要求，可能会超限。所以必须想办法用其它方案，比如用6A、6B或者7A、7B，三组推力器组合使用。通过小发动机组合工作，设计比较合适的轨道控制的方案，也可以把卫星的轨道抬升到GEO轨道(地球静止轨道)。

　　在精心设计变轨策略后，测控工作者开始了攻坚。经过王鑫和团队成员13个昼夜的努力，最终，这颗卫星安全地定点于地球静止轨道。2020年7月31日，我国正式宣布，北斗三号全球导航系统正式开通服务。6年间，“北斗牧星人”始终奋战在北斗系统运维一线，以管好用好保护好国家太空资产为己任，守护一颗颗北斗卫星闪耀全球。