国际上有一个高大上的俱乐部,它只有四个会员,这个俱乐部就是GNSS(全球导航卫星系统),四个会员分别是美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS、中国北斗COMPASS。中国北斗是个新会员,同时也是发展势头最猛的会员。随着北斗全球布局网的展开,北斗的影响力越来越大,成为中国“走出去”的又一张国家名片。
中国北斗系统的发展历程
早在1970年,我国就提出了关于卫星导航技术的论证方案——“灯塔”项目。
1993年7月23日,中国“银河号”货轮正在印度洋上正常航行,美国以“银河号”向伊朗运输制造化武原料为由,要求银河号停船接受检查。沟通无果后,美国强行关闭GPS导航服务,迫使货轮停航。最终美国扣留“银河号”长达33天,没能检查到任何化学武器原料,这便是震惊世界的“银河号事件”。“银河号事件”使我们清楚地意识到:卫星导航,必须靠自己!
1994年,我国开始进行北斗一号的研制工作。
2000年,发射了两颗静止轨道卫星,实现了区域性(仅限于亚太地区)卫星导航。
2003年,又发射了一颗备份卫星,北斗一号正式完工,我国已经在军事领域(战术武器等)摆脱了对GPS的依赖。
2003年,我国加入欧盟的伽利略系统项目。然而,欧盟很多核心技术的研究都把中国排除在外。
2007年,中国开始正式建设自己的北斗卫星导航系统,也就是北斗二代。
2012年,已发射了16颗卫星,完全覆盖了亚太地区。
2015年,北斗三号正式开始建设。定位精度提升到了2.5米至5米水平。
按照规划,到2020年,北斗三号全系统建设完成后,北斗系统就将实现全球组网,服务能力可全面比肩GPS。
中国北斗系统的优势
作为全球四大导航卫星系统之一,中国北斗虽然是一个后来者,但发展速度最快,在某些方面已经展现出自身优势:
一是使用三频信号。北斗使用的是三频信号,GPS使用的是双频信号,这是北斗的后发优势。使用三频信号可以更好地消除高阶电离层延迟影响,提高定位可靠性,增强数据预处理能力,大大提高模糊度的固定效率。如果一个频率信号出现问题,可使用传统方法利用另外两个频率进行定位,提高了定位的可靠性和抗干扰能力。中国北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统。
二是提供短报文通信服务。这个功能是中国北斗系统最大的原创功能,并且非常实用。在2008年的汶川地震救援、2012年的黄岩岛事件中,都是通过北斗系统把位置信息通报到救援中心。也就是说,其他卫星导航系统只是告诉你什么时间、在什么地方,而北斗卫星导航系统除了让你知道在什么时间、什么地方之外,还可以将你的位置信息发送出去,使你想告知的其他人获知你的情况,解决了何人、何事、何地的问题,这是美国GPS做不到的。
三是采用有源定位与无源定位相结合。北斗一代的有源定位,只要两颗卫星就可以完成定位,但需要信息中心DEM(数字高程模型)数据库支持并参与解算。它在北斗二代上被保留下来,但不作为主要的定位方式。而北斗二代使用的是无源定位,和GPS是一样的,不需要信息中心参与解算,有源定位则作为补充功能。这个功能的好处是当你观测的卫星质量很差,数量较少时,仍然可以定位。
北斗应用助力 各行各业发展
随着北斗系统不断完善,目前已在公安、交通、渔业、电力、林业、减灾等行业得到广泛使用,正服务于智慧城市建设和社会治理。具体而言,其主要服务包括:
个人位置服务。当用户进入陌生的地方时,可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到要走的路线。预计到2020年,北斗系统将可在全球提供个人位置服务。
精准农业。我国已经建成精准农业北斗农机自动导航驾驶系统和作物生产管理专家决策系统,主要用于提供作物生长过程模拟、投入产出分析与模拟的模型库,支持作物生产管理的数据资源的数据库。
气象应用。北斗系统在卫星气象方面的应用,可以提升中国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测的水平,可以提高空间天气预警业务水平,提升中国气象防灾减灾能力。
道路交通管理。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机,车辆的位置信息能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。
航空运输。通过北斗系统与其他系统有效结合,为航空运输提供更多的安全保障。比如在传统的卫星导航中,飞机偏离航线或者跑道时比较难以快速发现和纠正,而北斗三号卫星能自主判断出该错误,在几秒之内向飞机上的导航终端发出警告信号,飞机上的导航终端就会自动优选信号更完好的北斗卫星进行导航,避免事故。
应急救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时,救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外,还具备短报文通信功能,通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况,有效缩短救援搜寻时间,提高抢险救灾时效,大大减少人民生命财产损失。
中国北斗融入世界
近年来,中国与南亚、中亚、东盟、阿盟、非洲等国家和组织陆续建立了合作机制。在“一带一路”沿线,巴基斯坦的交通运输、港口管理,缅甸的土地规划、河运监管,老挝的精细农业、病虫灾害监管,文莱的都市现代化建设、智慧旅游,印尼的海上集成应用,北斗正提供心贴心定制服务;分别与马来西亚、新加坡、柬埔寨等国开展交流合作,与沙特、阿联酋、埃及、摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚等国家制定推进措施,在泰国建成了小型北斗地基增强系统示范网等。中国胸怀和中国贡献伴随“太空丝路”不断延展。
目前,北斗已加入国际民航、国际海事、3GPP移动通信三大国际组织,还将为全球提供免费搜索救援服务。同时,北斗正全面开展大国合作,成立了中俄卫星导航重大战略合作项目委员会和中美、中欧卫星导航合作工作组,建成开通中俄卫星导航联合监测平台,与美、俄分别签署系统兼容与互操作联合声明,实现多系统共赢。
“天上好用,地上用好”,北斗发展正步入新时代。到2020年底,中国将建成世界一流的北斗全球导航定位系统,并在此基础上加快构建基于北斗的国家综合定位、导航、授时体系。届时北斗将以崭新姿态、更强能力、更好服务,造福人类,服务全球。
责任编辑:冷 超