金沙国际官网跨越三大步,北斗导航霸气初露 – 北斗导航 – IT之家

  “全球卫星导航系统的应用,仅受人类想象力的制约”,一位科学家曾这样说。卫星导航系统是一个国家重要的空间信息基础设施。试想,如果失去了卫星导航,世界将会变成什么样子?

3月30日21时52分,我国第17颗北斗导航卫星在长征三号丙火箭的托举下呼啸升空,随着它在太空棋盘上落定,标志着我国北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展。广袤的太空中,中国人的“天眼”视角越来越开阔。

  虽然卫星远在太空,却与人们生活息息相关。上至航空航天,下至工业、渔业、农业和日常生活,卫星一方面为国家经济建设服务,一方面为提高百姓生活质量服务,而手机、互联网、取款机、股票市场、国家电网等也都依赖于卫星。可以说,一旦失去卫星导航,结果将是灾难性的。建设自主卫星导航系统,对于提高我国国际地位、促进国民经济发展、保障经济社会安全、维护国防安全等,具有十分特殊的战略意义。

从1994年正式启动北斗导航系统建设,到2003年我国第一代卫星导航系统正式开通运行。从2012年形成覆盖亚太大部分地区服务能力,到如今全球组网,北斗导航人一路披荆斩棘,闯出了一条中国式自主导航之路。

  3月30日21时52分,我国第17颗北斗导航卫星在长征三号丙火箭的托举下呼啸升空,随着它在太空棋盘上落定,新一代北斗导航卫星发射成功。预计到2020年,我国将建成由30颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统,广袤太空中,中国人的视野越来越开阔。

20年跨越三大步

  我国《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》明确指出,基础设施互联互通是“一带一路”建设的优先领域,它为北斗导航系统的全面应用落地带来了新的发展机遇。随着北斗全球组网的铺开,北斗应用也备受期待。

一谈到卫星导航,作为普通人的你我,往往会发出这样的疑问:GPS导航不是挺好用的吗,为何还建北斗导航系统?

  北斗因何而生?

“不,一定要有自主的卫星导航系统。”这是血与火的启示,也是各大国不约而同的共识。正因为如此,卫星导航成了大国角力和暗战的竞技场。美国和俄罗斯分别开发了GPS和格洛纳斯卫星导航系统。欧盟不甘示弱,致力于建设独立的伽利略系统。印度、日本也在积极谋求建设独立自主的卫星导航系统。

  个人、国家都需要卫星导航,卫星导航走进人们生活

可是,当我国1994年正式启动北斗导航系统建设时,蓦然发现已经比GPS导航系统晚了差不多20年。“20年的差距,对我们来说是一个巨大的压力,当然同时也是动力。”北斗导航卫星系统总设计师谢军说。

  在青海省海北藏族自治州海晏县青海湖地区,“智能放牧”系统正在改变当地传统放牧习惯,引导牧民轮换放牧、合理放牧。受惠于牧区放牧信息化指导系统,牧民唯一要做的就是,学会更熟练地把北斗导航终端机天线对准卫星。

困难面前,北斗导航人没有退缩,而是知难而进。经过数年攻关,2000年先后发射2颗北斗导航试验卫星。经过3年的调试、测试和试运行,2003年,我国第一代卫星导航试验系统正式开通运行,而且利用两颗地球静止轨道卫星实现区域导航定位属于世界首创。

  负责项目实施的青海省畜牧兽医科学院畜牧研究所所长裴青生说:“放牧信息化指导系统由北斗卫星信息平台、牧场数据采集自动站、牧民手持智能终端三部分构成,通过数据分析和地面实测,制定区域轮牧的方案,再发送到牧民的终端上,实现科学放牧指导。”

北斗试验系统的建立,实现了我国卫星导航定位从无到有的突破。“但也存在一些问题,如覆盖范围有限、用户数量受限、定位精度不高、不适用于高速移动的用户等。新一代北斗卫星导航系统的建设迫在眉睫。”谢军说。

  这得益于北斗系统具备导航和通信相结合的“双向”服务特性。在卫星监测下,信息的传递不再受制于地理环境和自然灾害的影响。

谢军介绍,“其实在北斗试验系统建设的同时,我国已开始新一代北斗导航系统的研制。”2004年,北斗卫星导航区域系统工程正式立项。2007年,我国北斗卫星区域导航系统第一颗中圆轨道卫星发射成功,拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。

  上世纪90年代初,中国北斗正式诞生。2012年,北斗系统完成了亚太地区的覆盖,实现了连续导航。如今,北斗系统能够提供高精度、高稳定性的定位、导航和授时服务。监测评估表明,北斗系统的系统性能已满足精度达10米的指标要求。

从2004年到2012年,短短8年时间,我国完成了16星密集发射、快速组网提供服务的壮举。中国以让人难以置信的速度,全面完成区域导航系统建设,形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

  “现实工作生活中,人们对精准定位的需求非常多,小到通信,大到交通、测绘等方面,都要把地点讲清楚。”中国科学院院士、中国卫星导航定位应用管理中心研究员杨元喜介绍,北斗系统利用多颗卫星组网取得信号,经过数据处理以后,可以在地球任何一个角落,实现定时定位。

“与2011年试运行时相比,北斗目前的服务能力又有了大幅提升。”北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其说。据了解,2012年,北斗系统覆盖区域由东经84度至160度扩展到东经55度至180度;系统定位精度由水平25米、高程30米提升为水平10米、高程10米;测速精度由每秒0.4米升至每秒0.2米,系统精度和稳定性明显提高。

  杨元喜说,经过几十年发展,美国的GPS系统通过长时间和大量经费的投入,在卫星导航领域起到非常大的作用。而其他国家逐渐发现,单纯采用国际上已有的卫星导航系统,需要谨慎审视。主权国家需要自主发展国家层面的导航基础性系统。

20年,我国北斗卫星导航系统实现了从“无”到“有”、由“粗”到“精”、由“区域”到“全球”的跨越和蜕变,如今,正按照“先试验、后区域、再全球”三步走的战略,向全球卫星导航系统阔步前行。

  此外,技术复杂、难度极高的卫星导航,也正处于一个发展高潮。目前我国北斗卫星导航系统建设已进入关键时期,已发射17颗北斗导航卫星,形成了一个基本的星座架构。北斗系统最终将为全球用户提供高质量、高信誉度的服务,并持续提升性能。

源于自主创新

  近年来,随着“促进卫星及其应用产业发展”写入《国家卫星导航产业中长期发展规划》,发展卫星应用产业的重要性和战略地位必将日益凸显。

用20年的时间,从落后于GPS导航系统20年到基本相当,人们不禁要问,北斗导航人是如何做到的?

  北斗有何独门绝技?

谢军回答说,“源于自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越的北斗精神。”

  性能不逊GPS,位置报告和短信服务是独特优势

铷原子钟是最为典型的例子。说到铷原子钟,谢军感慨万千。铷原子钟被誉为卫星导航定位系统的“心脏”,其性能指标是决定定位系统指标的主要因素之一。北斗系统建设之初,国内缺乏铷原子钟的研制经验,最初计划北斗卫星装载的铷钟有2台是国产,2台从国外进口。

  2008年汶川抗震救灾中,在通信中断情况下,我国自行研制的北斗导航试验系统向指挥部实时传递着最新灾情,被誉为“天降神兵”。

谢军清楚地记得,为了进口铷钟,他们与欧洲某公司负责人从白天谈判到凌晨四五点,仍旧谈不下来,不是要价太高,就是性能指标提不上去。“像星载铷钟这样的关键产品,必须自己干!”回宾馆的路上,谢军暗下决心。

  相比国外卫星导航系统,北斗系统独具的位置报告和短信服务相结合的特色,既能知道“我在哪里”,也能知道“你在哪里”,已在我国经济社会多个领域得到了广泛应用。

然而,铷原子钟技术难度非比寻常,立项之初也只有美国和欧洲掌握了此项技术,其中碰到的首要问题是空间环境的适应性问题。谢军告诉记者,地面各种性能指标很好的铷原子钟,一到太空,便会受到温度、磁场、真空等空间环境影响,因此,星载铷钟设计技术要求更高,需要考虑更多空间影响因素、更高技术指标要求和工艺要求。

  “这正是北斗的优势所在,也体现了北斗卓越的系统顶层设计和今后的扩展能力。”北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森表示,GPS的无源定位方式只解决了“我在哪儿”的问题,而北斗的有源定位方式同时解决了“我在哪儿”和“你在哪儿”的问题,可以说“靠一个北斗用户机就可以走遍天下”。

胸怀自主创新抱负的北斗导航人,迅速组织高校、科研院所专家,形成强大的团队,经过几年艰苦攻关,国产星载铷钟研制成功,突破了国外技术封锁。时至今日,经过大量卫星在轨运行状态的检验测试,可以说,国产的铷原子钟比欧洲引进的还要好。“北斗导航卫星工程,即使现在看来,很多关键技术的‘含金量’仍然很高,重要性也非常大。”谢军自豪地说。

  以海洋渔业为例,“我在哪里”,能够使渔民通过船载设备实现自主定位;“你在哪里”,使岸上的人通过监控知道渔船在什么地方。

谢军告诉记者,新一代高精度星载铷原子钟已研制成功,不仅体型更小,而且性能提高了一个数量级,实现了铷原子钟技术的自主可控。此次发射的新一代北斗导航卫星,采用的国产化器件,最具特点的是国产铷原子钟和中国科学院计算所自主研发的“龙芯”。

  在沙漠、山区、海洋等人烟稀少的地区实施抢险救援时,北斗卫星导航系统除导航定位外,还能通过短信功能,利用卫星导航终端设备及时报告所处位置和灾情,有效缩短救援搜寻时间,提高抢险救灾时效。

此外,据北斗系统全球组网首发星总设计师林宝军介绍,此次发射的新一代北斗导航卫星,在多个方面实现了技术突破:独创性地提出了“功能链”设计理念,打破以往的分系统设计理念,有效降低卫星重量和功耗;将首次验证星间链路,以减少地面测控站对导航卫星的操作次数,减少对地面布站的依赖,降低系统的运行管理成本。