揭秘北斗導航系統獨門絕技:一優勢令美歐學習

時間:2015-04-30 14:45   來源:解放軍報

  原標題:北斗不遠,就在你我身邊

  “全球衛星導航系統的應用,僅受人類想像力的制約”,一位科學家曾這樣説。衛星導航系統是一個國家重要的空間資訊基礎設施。試想,如果失去了衛星導航,世界將會變成什麼樣子?

  雖然衛星遠在太空,卻與人們生活息息相關。上至航空航太,下至工業、漁業、農業和日常生活,衛星一方面為國家經濟建設服務,一方面為提高百姓生活品質服務,而手機、網際網路、取款機、股票市場、國家電網等也都依賴於衛星。可以説,一旦失去衛星導航,結果將是災難性的。建設自主衛星導航系統,對於提高我國國際地位、促進國民經濟發展、保障經濟社會安全、維護國防安全等,具有十分特殊的戰略意義。

  3月30日21時52分,我國第17顆北斗導航衛星在長征三號丙火箭的托舉下呼嘯升空,隨著它在太空棋盤上落定,新一代北斗導航衛星發射成功。預計到2020年,我國將建成由30顆衛星組成的北斗全球衛星導航系統,廣袤太空中,中國人的視野越來越開闊。

  我國《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的願景與行動》明確指出,基礎設施互聯互通是“一帶一路”建設的優先領域,它為北斗導航系統的全面應用落地帶來了新的發展機遇。隨著北斗全球組網的鋪開,北斗應用也備受期待。

  北斗因何而生?

  個人、國家都需要衛星導航,衛星導航走進人們生活

  在青海省海北藏族自治州海晏縣青海湖地區,“智慧放牧”系統正在改變當地傳統放牧習慣,引導牧民輪換放牧、合理放牧。受惠于牧區放牧資訊化指導系統,牧民唯一要做的就是,學會更熟練地把北斗導航終端機天線對準衛星。

  負責項目實施的青海省畜牧獸醫科學院畜牧研究所所長裴青生説:“放牧資訊化指導系統由北斗衛星資訊平臺、牧場數據採集自動站、牧民手持智慧終端三部分構成,通過數據分析和地面實測,制定區域輪牧的方案,再發送到牧民的終端上,實現科學放牧指導。”

  這得益於北斗系統具備導航和通信相結合的“雙向”服務特性。在衛星監測下,資訊的傳遞不再受制于地理環境和自然災害的影響。

  上世紀90年代初,中國北斗正式誕生。2012年,北斗系統完成了亞太地區的覆蓋,實現了連續導航。如今,北斗系統能夠提供高精度、高穩定性的定位、導航和授時服務。監測評估表明,北斗系統的系統性能已滿足精度達10米的指標要求。

  “現實工作生活中,人們對精準定位的需求非常多,小到通信,大到交通、測繪等方面,都要把地點講清楚。”中國科學院院士、中國衛星導航定位應用管理中心研究員楊元喜介紹,北斗系統利用多顆衛星組網取得信號,經過數據處理以後,可以在地球任何一個角落,實現定時定位。

  楊元喜説,經過幾十年發展,美國的GPS系統通過長時間和大量經費的投入,在衛星導航領域起到非常大的作用。而其他國家逐漸發現,單純採用國際上已有的衛星導航系統,需要謹慎審視。主權國家需要自主發展國家層面的導航基礎性系統。

  此外,技術複雜、難度極高的衛星導航,也正處於一個發展高潮。目前我國北斗衛星導航系統建設已進入關鍵時期,已發射17顆北斗導航衛星,形成了一個基本的星座架構。北斗系統最終將為全球用戶提供高品質、高信譽度的服務,並持續提升性能。

  近年來,隨著“促進衛星及其應用産業發展”寫入《國家衛星導航産業中長期發展規劃》,發展衛星應用産業的重要性和戰略地位必將日益凸顯。

  北斗有何獨門絕技?

  性能不遜GPS,位置報告和短信服務是獨特優勢

  2008年汶川抗震救災中,在通信中斷情況下,我國自行研製的北斗導航試驗系統向指揮部實時傳遞著最新災情,被譽為“天降神兵”。

  相比國外衛星導航系統,北斗系統獨具的位置報告和短信服務相結合的特色,既能知道“我在哪”,也能知道“你在哪”,已在我國經濟社會多個領域得到了廣泛應用。

  “這正是北斗的優勢所在,也體現了北斗卓越的系統頂層設計和今後的擴展能力。”北斗衛星導航系統工程副總設計師譚述森表示,GPS的無源定位方式只解決了“我在哪兒”的問題,而北斗的有源定位方式同時解決了“我在哪兒”和“你在哪兒”的問題,可以説“靠一個北斗用戶機就可以走遍天下”。

  以海洋漁業為例,“我在哪”,能夠使漁民通過船載設備實現自主定位;“你在哪”,使岸上的人通過監控知道漁船在什麼地方。

  在沙漠、山區、海洋等人煙稀少的地區實施搶險救援時,北斗衛星導航系統除導航定位外,還能通過短信功能,利用衛星導航終端設備及時報告所處位置和災情,有效縮短救援搜尋時間,提高搶險救災時效。

  此外,北斗系統的應用領域正在向部隊作戰、戰備和訓練擴展。年初,在桂北地區舉行的一場北斗衛星導航作戰應用演練,讓新型北斗系統大顯神威。

  “這次演練構建了多源資訊融合、組網扁平化指揮、多平臺整合應用、分級管理保障的北斗應用體系,為全軍部隊北斗作戰應用提供了模式和技術借鑒。” 總參測繪導航局負責人告訴記者。

  中國衛星導航定位應用管理中心高級工程師楊寶峰介紹:北斗全球組網的鋪開,標誌著北斗系統應用將進入規模化、社會化階段。

  他認為:“與GPS相比,北斗有著自身的優勢,服務上可與GPS媲美。在功能上,北斗的位置報告、指令傳輸功能是GPS所沒有的。因此可以説,就國內應用而言,GPS能做到的,北斗都可以做,而且北斗所具有的特色優勢,比GPS應用得更好更廣。”

  如今,美國研發的第三代GPS系統以及歐盟、印度等國正在研發建設的新系統,都在考慮增加有源定位方式。

  “別人學北斗,並不奇怪;今後中國人不用北斗,這才是令人奇怪的事。” 譚述森感慨地説,雖然北斗系統在地面站設備、用戶設備、衛星技術等方面與美國仍有差距,但在頂層設計和系統結構方面的優勢,能在相當程度上彌補我國在基礎工業方面的不足。

  好用管用,如何多用?

  北斗應用將進軍資訊化領域,國際應用也將不斷開拓

  隨著北斗全球組網的鋪開,北斗應用也備受期待。

  過去一年,北斗導航系統的應用不斷取得新進展:北斗海外位置服務項目成功落戶巴基斯坦;北斗海事國際標準獲得認可;約4000萬部具備北斗定位功能的智慧手機投放市場……

  北斗系統的應用範圍已從交通運輸、海洋漁業、水文監測、基礎測繪、氣象預報等行業和區域應用,發展到智慧手機、車載導航等大眾電子消費領域。

  據中國衛星導航定位協會統計,2014年,我國北斗導航産業産值超過100億元人民幣;在智慧手機領域,去年三星、華為推出了具備北斗定位功能的手機;在車載導航領域,國內外已有20多個品牌、200多款車型的北斗車載導航儀走向市場。

  譚述森認為,過去北斗應用主要集中在北斗終端的銷售方面。如今,推動北斗應用的主力,是行業解決方案提供商。“這是典型的借助網際網路思維,發展北斗大眾消費市場應用。”他説。

  去年8月,北斗衛星導航系統與城鎮燃氣行業攜手合作,就是成功的例子。

  據了解,目前我國一些大城市的老城區,老舊管線等設施缺乏精準定位和資訊集合。僅北京1.6萬平方公里範圍內,達20年到30年管齡的燃氣管線就有上千公里。使用北斗定位系統,測量精度可以控制在1米,工作效率將大大提高。

  我國城鎮燃氣管網總長度已超過40萬公里,並將在2016年達到60萬公里。楊元喜表示,這將為北斗系統帶來超過百萬終端用量的新興市場,同時也將創造更多經濟效益。

  未來,北斗將會進軍更多資訊化領域,還將與智慧城市緊密相連。不僅如此,北斗的國際應用也在不斷開拓。

  楊元喜説,目前國家有關部門及地方正在聯合建設北斗地基增強系統,為我國提供廣域米級/分米級實時導航定位服務以及區域釐米級實時定位服務,打造北斗系統特色化服務。

  同時配合北斗“走出去”戰略,北斗系統有望進入國際民航、國際海事、行動通訊等國際組織,推動北斗在“一帶一路”國家落地,服務互聯互通基礎設施等建設。

  楊寶峰分析:“未來我國將著力推動衛星導航與位置服務和雲計算、物聯網、移動互聯、大數據等高新技術的融合發展。”(陳小菁)

編輯:李傑

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