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2017年11月，一顆微納試驗衛星同風雲三號D星一同被發射入軌。近日，這顆衛星通過在軌測試，正式轉入商業化運行階段。
這顆試驗星是全球首顆低軌導航增強衛星，已從試驗走向了試用。國內外有許多人從事低軌導航增強的研究，但還沒有做工程驗證的。
低軌導航增強衛星（模擬圖）
這顆致力於「高精度定位」的衛星被寄予「驅動導航增強產業鏈大變革」的厚望，將帶動後續全球低軌導航增強星座的建設和運營。
無人駕駛，不能沒有厘米級定位
隨著無人駕駛、移動物聯網等新興產業的發展，用戶對於高精度、全球覆蓋的定位需求越來越強。以無人駕駛為例，有專家分析認為，未來想要實現真正的無人駕駛，汽車除了要安裝激光雷達等感測器外，還必須要具備厘米級的絕對定位能力。
為滿足廣大用戶日益增長的高精度導航需求，目前國際常用的解決辦法是地基增強體制或天基高軌衛星增強體制。前者具有較高的定位精度，但缺點也很明顯：單個基站服務範圍小，大面積覆蓋投入成本巨大，更難以實現偏遠地區、沙漠及海洋區域的覆蓋。後者利用部署在36000公里軌道上的衛星，可以用相對較小的成本，實現廣域範圍的覆蓋。
無人駕駛客車（新華社發）
在業界，大多數專家達成共識：星基增強系統將會是無人駕駛的唯一選擇。因為只有星基增強系統才能快速實現極低成本的全球覆蓋，且能夠同時支持幾十億用戶。
不過，天基高軌衛星增強體制也有難以克服的缺陷。它雖然投入較小、易於實現，但該體制在提升導航精度上困難很大，且存在收斂過程緩慢、鏈路損耗大、地面終端難以小型化等問題，難以滿足當前用戶對導航服務的要求。
有沒有一種更好的辦法，能夠做到「兩全其美」呢？
低成本「導航增強」，可行！
針對兩大體制各自的缺陷，研究人員決定另闢蹊徑，去尋找一種「兩全其美」的辦法。
2016年，航天科技集團八院509所利用其在衛星領域長期的技術創新積累，啟動了精緻試驗試用衛星的研製項目。按照規劃，通過打造一個具備「高效費比」的精緻微納衛星平台，並把具有自主完整知識產權的演算法和軟硬體設計的載荷發射上天，將在全球範圍內首次實現基於低軌衛星星座系統的導航增強技術體制。
低軌導航增強是對北斗系統及地基增強系統的重要補充系統，通過低軌導航增強小衛星運動速度快的特點，可提高地面非差高精度導航用戶定位收斂速度。
如此這樣，既可以滿足海洋、偏遠山區等地基增強系統無法覆蓋區域的高精度導航定位應用需求，又可以承擔起地面導航監測站的功能，解決在海外建站不便的問題。
2017年11月15日，這顆衛星被發射入軌，在軌試驗驗證結果表明，5分鐘時間裡可完成從開機冷啟動到30厘米級的高精度定位。分析計算與模擬表明，在演算法優化和星座部署後，可具備實時厘米級的高精度定位能力。
2017年11月15日，長征四號丙運載火箭點火升空（李聖成 攝）
更進一步，該項目也對衛星研製單位的先進微納衛星平台、高集成高精度低軌導航增強載荷、地面導航增強終端接收機及配套的地面運控系統等技術環節進行了完整全面的測試驗證，為後續高精度導航增強產業化運行奠定了堅實的技術產品和業務服務基礎。
目前該衛星已轉入在軌業務運行，這或許意味著，以相對較小的投資規模來實現與地基導航增強系統相當的導航性能，將在不久的將來成為現實。
「兩步走」實現厘米級定位
這次成功的試驗驗證給了研製團隊巨大的信心。據了解，目前手機里的衛星導航定位精度一般是米級的，而在這顆衛星協助下，地面可以實現厘米級定位，未來衛星組網運行後能夠為無人駕駛汽車等場合提供高精度導航保障。
在此基礎上，衛星研製單位決定借力國企體制改革和軍民融合等政策，系統性地開展低軌導航增強星座系統的建設和商業運營。
這個低軌星基增強系統將由空間系統、地面系統和用戶終端三部分構成。其中空間系統計劃分兩步走：第一步先發射12顆微納衛星，實現全國任一區域導航增強的雙星覆蓋；第二步擴展為由40顆衛星組成的微納衛星星座，實現全球覆蓋，並最終為用戶提供實時、高精度、厘米級的定位服務。
據衛星研製人員預測，低軌星基增強系統建成以後，可為地面用戶提供厘米級的導航增強信號，將廣泛應用於汽車無人駕駛、精準農業無人機、壩體變形、山體滑坡檢測等領域，為國計民生作出新的更大的貢獻。
通過這個項目的建設運營，衛星導航領域有望開闢一個新的空間，形成良性的產業生態鏈，有助於北斗導航系統在國內走進尋常百姓家，在國外落地開花。
來源：中國航天報
