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20年跨越三大步北斗导航中国天眼瞰世界

2019-03-10 00:46:52

20年跨越三大步 北斗导航:中国“天眼”瞰世界

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。

原标题 20年跨越三大步 北斗导航:中国天眼瞰世界

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。

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,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。

20年跨越三大步

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?

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

源于自主创新

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?

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。

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。

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。

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,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。

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。

谢军告诉,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。

此外,据北斗系统全球组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。

一次次成功之后,北斗导航人从未满足、从未止步,不断投入新的任务之中,在太空中探索着新的坐标,描绘着航天自主创新更宏伟的蓝图。

产业前景广阔

随着北斗全球组的铺开,北斗应用也备受期待。

过去的一年,北斗导航系统的应用如火如荼,不断取得新进展:北斗海外位置服务项目成功落户巴基斯坦;北斗海事国际标准获认可;约4000万部具备北斗定位功能的智能投放市场北斗系统的应用范围已从交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报等行业和区域应用,发展到智能、车载导航等大众电子消费领域。

过去,北斗应用主要集中在北斗终端的销售方面。如今,推动北斗应用的主力,不再是传统的终端生产厂家,而是行业解决方案提供商,其商业模式可以是搭建行业应用平台、营造行业生态,还可以是通过运维收取服务费。这是典型的借助互联思维,发展北斗大众消费市场应用。中国卫星导航定位协会副会长兼秘书长苗前军说。

去年8月,北斗卫星导航系统与城镇燃气行业的跨界携手,就是例证。

城市管是现代城市的血脉。近年来不断发生的城市管事故提醒我们,关注城市管安全刻不容缓。据了解,目前一些大城市的老城区里还有很多老旧管线、窨井等设施缺乏精准的定位和信息。仅北京1.6万平方公里范围内,达20到30年管龄的燃气管线就有上千公里。如今,用上北斗定位系统,精度可以控制在1米,甚至厘米级范围内,工作效率将大大提高。

我国城镇燃气管总长度已超过40万公里,并将在2016年达到60万公里。苗前军表示,这将为北斗系统带来超过百万台终端用量的新兴市场,同时也将为燃气行业创造千亿元级的经济效益。

北斗正慢慢地进军更多的信息化领域,比如居家养老服务、留守儿童关爱、电动车防盗北斗卫星导航系统应用与智慧生活日益紧密。

苗前军表示,中国卫星导航定位协会去年启动了百城百联百用行动,计划整合吸纳至少100个城市或地区的北斗地基增强系统,组成国家级的北斗地基增强服务平台,扶持100个以上的行业深化应用示范,在全国100个以上城市引导和推动北斗精准位置服务的社会化深度应用。同时,配合北斗走出去,推动北斗系统为一带一路建设提供支撑。苗前军预计,2015年我国卫星导航与位置服务产业将延续以往的增长态势,产值将超过1500亿元。

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