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邁向新征程:北斗的前世今生及未來

2017-09-01

邁向新征程:北斗的前世今生及未來

網上檢索“北斗”二字,除了北斗導航衛星密集發射實施全球組網的消息,就是北斗衛星導航系統在全球不同地域、不同行業發展應用的新聞,這些無疑都證明了一點:北斗衛星導航系統正一步步邁向新征程。

 
  北斗誕生前,世界發生了什么?
 
  上世紀中期,美國陸、海、空三軍聯合研制了新一代空間衛星導航定位系統,為陸、海、空三大領域提供導航服務。1964年,世界上第一顆導航定位衛星“子午儀”開始為美國提供潛艇導航服務,美國海軍實力突飛猛進。
 
  無獨有偶。1960年,前蘇聯軍方最新規劃研制的彈道導彈需要精確導引。研制一個即時、精準的導航系統被提上日程。1968年,前蘇聯國防部、科學院和海軍一些研究所聯合起來研究,一個為海、陸、空、天武裝力量建立的單一解決方案應運而生。
 
  針對世界格局的變化和國防安全發展需要,上世紀70年代,我國七五規劃中提出了“新四星”計劃,后來又提出了單星、雙星、三星、三到五顆星的區域性系統方案,以及多星全球系統設想,后來,由于受經濟等客觀因素影響,這些方案設想未能成行。80年代初期,以“兩彈一星”元勛陳芳允院士為首的專家團體提出了雙星定位方案,這在當時被公認為最佳方案。但受經濟條件等因素的拘囿,又被擱置。
 
  1991年,海灣戰爭爆發。美國GPS衛星導航系統在戰爭中的成功應用,使我們深刻意識到,建立衛星導航系統刻不容緩。
 
  此時,美國GPS系統已投入使用,前蘇聯格羅納斯系統已基本建成。
 
  我國北斗衛星導航系統著手建設之初,技術基礎薄弱,科研攻關面臨很多難題。很多人主張沿用全球定位系統(GPS)成熟的技術體制,這個方案很快被否決。衛星導航是國家重要戰略資源,核心技術是學不來的。延用別人的體制,技術上將永遠受制于人,必須建立完全屬于自己的自主可控的衛星導航系統。
 
  按照之前陳芳允院士提出的雙星定位方案,靜止高軌道衛星成為必然選擇。這兩顆靜止軌道衛星是我國北斗一代衛星,能夠提供定位通信服務,但通信功能比國際海事衛星差、定位功能比GPS衛星差。在這種情形下,北斗二代快速上馬、應運而生。
 
  2007年4月14日,我國成功將第一顆北斗導航組網衛星送入太空,從此,我國自主研制的北斗衛星導航系統進入新的發展階段。
 
  2015年3月30日,我國首顆用于全球組網的新一代北斗導航衛星發射升空,標志著北斗衛星導航系統已由區域運行向全球拓展。
 
  2016年2月1日,我國第五顆新一代北斗導航衛星成功入軌,與先期發射的4顆新一代北斗導航衛星,共同開展星間鏈路、新型導航信號體制和新型原子鐘等國產自主可控設備試驗驗證工作。
 
  截至目前,我國已成功發射21顆北斗導航衛星。北斗衛星導航系統辦公室主任冉承其告訴記者,按照北斗“三步走”發展戰略規劃,預計到2020年,我國將建成由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛星組網而成的北斗全球衛星導航系統,實現全球區域覆蓋,為全球用戶提供更高精度的服務。
 
  堅持產品自研自用 接連實現技術突破
 
  前不久,2015年國家科技獎勵大會傳來捷報:實現多系統多頻兼容、具有自主知識產權的北斗芯片獲得了國家科技進步獎。十二五收官之際,傳來這個好消息,北斗人倍感振奮。
 
  “目前,圍繞建設世界一流全球衛星導航系統目標,我們在具備自主知識產權的導航信號體制、高性能星載原子鐘等設備研發方面取得了新的進展,新一代北斗導航衛星研制生產工作正穩步推進。”中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其如是說。
 
  衛星導航是國家重要戰略資源,只能靠自主研制。近年來,中國衛星導航系統管理辦公室始終保持基礎產品自主可控,基于北斗系統及多系統兼容的應用基礎產品和技術接連實現新突破。特別是在核心部件芯片的研制方面,他們始終將風箏線拽在自己手中,經過幾年的努力,其研制的芯片功能性能與國際一流水平基本相當,實現了自主北斗芯片、模塊應用規模從零到千萬量級的突破,已形成覆蓋完整、門類齊全、自主可控的北斗產業鏈。據統計,2015年,我國衛星導航產值已達1600億元,其中北斗系統貢獻率約20%;截至2015年年底,北斗導航芯片出貨量已達1500萬片,高精度OME板占國內30%市場份額。
 
  不被牽住“牛鼻子”的同時,還要反牽“牛鼻子”。北斗衛星導航系統在服務模式上有自己的特色和優勢,除了提供與GPS類似的無源定位、導航、授時服務外,在我國及周邊地區,還保留了北斗衛星導航試驗系統獨有的短報文通信功能,使得用戶不僅實時知道自己的位置,還可以通過短報文通信告訴別人自己的位置,這既幫助用戶快速實現了自身定位,還實現了位置信息的交互共享,這是其他衛星導航系統所不具備的。
 
  冉承其主任說:“在偌大的時空中,既實時知道自己在哪兒,也能讓別人知道自己在哪兒的體驗是極其美妙的。”
 
  網民說:“北斗,是最接地氣的高科技!”
 
  新疆生產建設兵團農業機械用了北斗,土地使用率提高5%,復播準確率由50%提高到100%;天津港集裝箱作業,箱位準確率實現100%,作業成本降低兩成;某北斗企業與四川臥龍國家級自然保護區達成戰略合作;一款基于北斗的星網地井監控系統在西安發布;油田開發領域北斗應用系統在江蘇投入使用……瀏覽互聯網頁,關于北斗衛星導航系統應用推廣的新聞多如牛毛。很多網民紛紛跟帖說:“北斗,是最接地氣的高科技!”
 
  日前,中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在接受記者采訪時說:“目前,北斗應用的模式和領域已經遠遠超出我們的設想,可以說,只有想不到的,沒有做不到的。”
 
  通過與新興技術融合,北斗服務國計民生的范圍越來越廣、能力越來越強。冉承其主任說,“北斗與互聯網、大數據、云計算等深度融合后,產生的效益將不可限量。在傳統產業轉型升級、新興產業集群發展等方面,催生了新理念、新業態、新模式,改變了人們的生產生活方式。比如結合物聯網的北斗菜網應用,是利用北斗系統提供的時間位置信息,使蔬菜播種、采摘、運輸、上架全供應鏈全程可追溯,保證老百姓能夠吃上“新鮮菜、放心菜”。
 
  除此之外,2013年,國家啟動了北斗地基增強系統建設。北斗系統聯合交通運輸部、地震局、氣象局、測繪地理信息局,以及軍隊有關部門,通過整合國內現有的1400個GPS基準站資源,建成以北斗系統為主兼容其他系統的北斗地基增強系統。建成該系統后,北斗衛星導航系統將為中國境內用戶提供分米級定位服務,部分地區定位服務最高可達厘米級。目前,這項建設已衍生出北斗高精度約車應用系統,該系統將車輛和乘客的定位精度由目前的10米大幅提升至分米級,避免了“人找車,車找人”過程中電話溝通帶來的安全駕駛隱患,全方位改善了用戶約車時的身心體驗。
 
  北斗將率先為“一帶一路”國家提供基本服務
 
  中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在參加2015年中國國際衛星應用研討會期間表示:“根據北斗系統全球組網建設計劃,2018年,北斗系統將形成面向‘一帶一路’沿線國家的全球初始服務能力,率先為‘一帶一路’國家提供基本服務。”
 
  在“一帶一路”戰略規劃中,國務院授權發布了《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》,其中指出基礎設施互聯互通是“一帶一路”建設的優先領域;應抓住交通基礎設施的關鍵通道、關鍵節點和重點工程,推進北斗的國際合作與應用。
 
  響應國家號召,中國衛星導航系統管理辦公室結合北斗衛星目前在軌情況,出臺了多項舉措。在“一帶”方面,他們首先在全國北斗貨運車聯網平臺提供車輛監控管理與路況信息發布等服務,目前在線管理和服務的運營車輛已超過250萬臺,國產高精度接收機已出口60多個國家,其中“一帶一路”沿線國家30個。在此基礎上,他們積極與俄羅斯、巴基斯坦等國和中亞、中東等區域開展合作,為絲綢之路經濟建設保駕護航;在“一路”方面,他們通過全國北斗船聯網平臺提供船舶監控管理與海況信息發布服務,目前在線船舶已超4萬艘,覆蓋我國周邊各海域,并以此為基礎,與東盟區域國家開展合作,服務21世紀海上絲綢之路建設。
 
  北斗衛星導航系統總設計師楊長風說:“‘一帶一路’要實現互聯互通,北斗系統可在信息聯網、精確位置、指揮監控等方面發揮自己的優勢,提供絕對有效的支持。”
 
  北斗星座像一顆顆棋子,被巧妙地分布在地球不同軌道上。待棋滿收盤之日,便是北斗衛星導航系統在全球綻放光芒之時。相信隨著新一代北斗導航衛星依次在太空落座,北斗衛星導航系統實現全球組網的目標指日可待。
資料:
 
  我國北斗衛星導航系統自主建設、獨立運行,與世界其他衛星導航系統兼容共用,可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、測速、授時服務,并兼具短報文通信能力。
 
  我國北斗衛星導航系統于2000年底開始向中國及周邊地區提供服務,2012年底正式向亞太大部分地區提供運行服務,在交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、大地測量、智能駕考、救災減災、手機導航、車載導航等諸多領域,已產生廣泛的經濟和社會效益。
 
  2015年,我國連續成功發射了4顆新一代北斗導航衛星;2016年2月1日,我國第5顆新一代北斗導航衛星成功入軌;2016年,我國將再發2顆新一代北斗導航衛星;2020年,我國自主建設和運行的北斗衛星導航系統將具備為全球用戶提供服務的能力……
 
  巴基斯坦在國內推廣使用北斗信號來進行導航服務;跟中阿中非建立合作平臺,把北斗推向阿盟國家、非洲國家;某北斗企業與四川臥龍國家級自然保護區達成戰略合作;
 
  2016年2月1日,我國第五顆新一代北斗導航衛星成功入軌,與先期發射的4顆新一代北斗導航衛星,共同開展星間鏈路、新型導航信號體制和新型原子鐘等國產自主可控設備試驗驗證工作。
 
  中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其表示,目前在軌運行的20顆北斗導航衛星狀態良好。其中,新一代北斗導航衛星既可參與從2012年開始提供連續導航定位與授時服務的“北斗二代”系統,同時承擔北斗系統全球組網驗證任務,并適時入網提供服務。驗證結束后,就將對其狀態進行固化。
 
  實現技術上的接連突破。2012年,實現北斗衛星導航系統區域組網完成并投入運行,性能指標穩中有升,可為廣大用戶提供與美國GPS性能詳單的高質量導航定位服務,且運行總體保持連續穩定;啟動全球組網,攻克新一代導航衛星專用衛星平臺、運載火箭上面級直接入軌發射、高精度原子鐘、星間鏈路、自主導航等關鍵技術,取得一大批具有自主指示產權的高精尖科技成果;用于全球組網的新一代北斗導航衛星,實現了北斗衛星導航系統建設史上多個突破,包括首次實現中高軌衛星直接發射入軌,首次采用新型導航衛星專用平臺,首次采用全新設計的導航信號體制等。
 
  北斗的應用價值獲得廣泛認同。在國家頒布《衛星導航產業中長期發展規劃》的基礎上,國家相關部門、有關地區已相繼出臺了30余項促進北斗產業發展的政策,交通運輸、民政以及北京、上海等15個部委和省市開展了北斗應用示范,已發揮顯著的經濟和社會效益。此外,國家還成立了全國北斗衛星導航系統標準化技術委員會,進一步強化北斗衛星導航標準制定,有力保障在更大范圍推進北斗系統應用。目前,國內外芯片企業相繼發布了支持北斗系統的衛星導航芯片、模塊,互聯網、移動通信等高技術企業紛紛涉足衛星導航應用產業,積極開拓基于衛星導航的特色位置服務,使廣大用戶獲得更優質的應用體驗和更可靠的系統服務。
 
  頻繁參與深度國際合作,才能實現國際化。深度參加國際衛星導航組織活動,持續向全球開展衛星國際教育培訓,積極融入國際標準,推進北斗國際化。目前,北斗系統已成為國際移動標準支持的全球衛星導航系統。一方面是積極推動北斗系統進入國際民航、國際海事、移動通信等國際組織;另一方面是積極推動北斗系統服務國際社會,比如以“東盟行”“亞太行”的方式幫助東南亞地區一些國家進行衛星導航應用的方案設計,在當地推廣普及北斗產品、建設地基增強系統。2012年底正式向亞太大部分地區提供運行服務,在交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、大地測量、智能駕考、救災減災、手機導航、車載導航等諸多領域,已產生廣泛的經濟和社會效益。
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