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北斗卫星导航全球系统启动 计划年内发射4颗卫星
发布日期:2017年09月27日    信息来源:中国军网 字体:【】【】【

  作为军民融合的典范,有人说,时间维度和空间维度是北斗卫星导航系统(以下简称“北斗系统”)发挥作用的“主战场”,它所提供的时间信息和位置信息,越来越成为万物互联不可或缺的要素,并成为世界生生不息的见证。


  9月16日,在第六届中国卫星导航与位置服务年会暨首届卫星应用国际博览会上,全球首个支持新一代北斗三号信号体制的高精度导航定位芯片正式发布。同时,会上传来消息,我国北斗卫星导航全球系统(又称为“北斗三号”)正式启动建设,计划今年发射四颗全球组网卫星,拉开面向全球服务的帷幕。


  记者采访了中国科学院院士、北斗卫星导航系统副总设计师杨元喜,中国卫星导航工程中心主任助理高维广,北斗二号地面运控系统总师周建华,带你一探正在蓬勃成长的北斗系统,怎样点亮人们的生活,以及探寻其应用现状及未来发展趋势。


  话技术——给国防安全提供重要保障


  记者:自2015年3月首颗新一代北斗卫星发射升空,到如今全球首个支持北斗三号信号体制的芯片发布,北斗系统的建设,不断成为公众关注的焦点。北斗“三步走”战略已走到至关重要的“最后一步”,北斗三号即将向全球提供服务,在技术创新层面,新一代北斗系统有怎样的特点?


  杨元喜:根据北斗系统“三步走”发展战略,2000年迈出了“第一步”建成北斗卫星导航试验系统;“第二步”则建成了由14颗组网卫星和32个地面站天地协同组网运行的北斗二号卫星导航系统;“第三步”是到2020年前后将建成由5颗地球静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成的北斗卫星导航全球系统,也就是北斗三号。中国成为继美、俄之后,世界上第3个拥有自主卫星导航系统的国家。


  北斗三号与北斗二号的区别不仅在于卫星组网从区域走向了全球,它在载荷、星间链路、激光通信等方面都有创新,并且还增加了卫星搜救功能及全球位置报告功能。另外,北斗三号采用星载氢原子钟,其精度将比北斗二号的星载铷原子钟提高一个数量级。


  北斗三号的应用,将对国家的经济建设和国防安全提供重要的保障。


  《国土资源“十三五”科技发展规划》明确提出,要以深地、深海、深空为主攻方向和突破口,构建向地球深部进军、向深海空间拓展和深空对地观测的国土资源战略科技新格局。


  在向地球深部进军的过程中,中国需要建设自己的全球卫星导航系统,北斗三号是我们国家定位导航实验室核心基础设施,必将起到关键作用。


  在核心技术方面,北斗三号也将有所突破。众所周知,卫星导航系统是“脆弱”的,一旦到了水下、室内、井下或者被其他物质遮挡,信号就有中断的危险。对于国防、电力、金融等核心领域基础设施,信号中断将会带来大危机。这要怎么办呢?构建一个坚韧可靠的全空间PNT(定位、导航、授时的简称)服务体系是“北斗人”的下一个目标。PNT由多种信息源构成,包括天文导航信息、天基增强系统信息、地基增强系统信息、海基导航信息、量子惯导等,全空间PNT服务体系将从深空、深地到深海建立起全方位PNT信号源,这些信号源与高空GNSS(全球卫星导航系统的简称)卫星产生结合,综合处理空中、地面、海面、海底的信息,让信号不再“脆弱”中断。


  话应用——助力全球最大营运车辆动态监管系统建设


  记者:前不久共享单车ofo与北斗系统战略合作推出了北斗智能锁,小蓝车bluegogo利用北斗技术实现了精准定位,如今国家北斗精准服务网已经覆盖全国400余个城市,未来应用受益人口将再增1亿。北斗系统越来越多地应用到市民生活中。请您介绍目前北斗系统的应用现状如何?未来在哪些应用领域还将有所创新?


  高维广:北斗系统是我们国家重要的时空基础设施,一直以来秉持着开放、自主、兼容的原则,服务于国防建设和经济社会发展。随着北斗系统建设和服务能力的发展,现已形成比较完备的包括基础产品、应用终端、系统应用和运营服务的应用产业体系,相关产品推广到交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、通信时统、电力调度、救灾减灾等诸多领域。


  近年来,北斗系统助力智慧交通成绩不菲,越来越多的汽车厂家把北斗系统放到车载系统里面。据统计,截止到今年9月份,北斗导航型芯片模块销量已经达到4000万片。在行业示范项目带动下,全国超过400万辆营运车辆安装北斗终端,形成了全球最大的营运车辆动态监管系统。


  智慧城市建设中,“长三角卫星导航应用示范”工程顺利完成验收,北斗系统为上海智慧城市建设贡献力量。在北京市示范项目带动下,北斗系统已经推广9万台/套北斗终端,应用在电商物流、应急预警、智能交通等领域,并做出了很好的示范。


  由此可见,北斗系统已经在诸多民生领域实现了跨界融合,以融合为特征的“北斗+互联网+其他行业”新模式,正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业链。


  中国高度重视北斗系统发展,将北斗系统与“一带一路”、军民融合、信息化发展等战略深度融合。北斗产业迎来政策密集发布期,2016、2017两年间,我国出台与北斗相关的国家政策和地方政策多达26项。


  同时,我国把稳步推动北斗系统走出去列入“一带一路”建设任务,北斗为服务“一带一路”沿线国家做足了准备。


  据专家预计,到2020年,移动智能终端和汽车终端总持有量将达到近20亿,到时北斗产业在国际上的格局将能稳定,真正将北斗系统发挥好指日可待。


  此外,在推广北斗三号应用的同时,我们不排斥美国GPS卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统和俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统等其他全球导航卫星系统。我们希望在兼容和服务操作的条件下,来推广北斗,希望依靠中国的技术、中国的服务让具有中国自主知识产权的北斗系统走向全世界。


  话未来——突破导航限制,支持深空探索


  记者:有不少国内外专家预言,未来北斗三号将成为世界一流的全球卫星导航系统。北斗三号未来的发展方向是怎样的?


  周建华:凡是建设全球卫星导航系统的国家,都十分关注高精度定位建设,北斗系统也不例外。比如,最新发布的全球首个支持新一代北斗三号信号体制的高精度导航定位芯片,就是为了在没有地基增强的情况下实现亚米级的定位精度。


  我们都知道,卫星导航系统严格依赖于地面的操控,一旦离开地面站,整个系统将不能工作,而在面临自然灾害或者军事行动中,地面应用情况更复杂,系统支持工作更困难。所以在北斗系统发展计划中,下一步功能创新将“瞄准”如何使卫星导航系统在不依赖地面操控的状态下依然能够很好地工作。


  最近研究出的项目,不仅能够让我们的卫星导航系统自主运行,并能够支持更大范围,低空飞行器甚至高轨乃至深空活动。


  众所周知,在地球和月球之间分布有5个拉格朗日点,只需将飞行器发射至相应位置,就能使卫星导航系统在地面没有操控的时候依然可以精准定位。


  另外,由于地球到月球的距离长达30万公里,还需要一些地面的链路,与卫星构建联合观测。依靠联合观测就可以支持深空探测器,也可以支持低轨网络、高轨网络和深空网络的所有运行。北斗系统采用静止卫星,形成定点定位始终运行在中国及亚太的上空,覆盖到南亚还有南半球部分,比美国的GPS卫星导航系统的移动卫星更能为中国以及亚太区域用户提供精度更高的定位和静态卫星数据。其次,北斗不仅能够提供美国GPS卫星导航系统无源定位,还采用有源定位的方式,快速定位并形成信息循环。


  另外,该项目还能够解决卫星自主定轨问题,我们知道卫星受地球引力的影响,如果没有来自地面的精准定位,其本身是无法定轨的,但只要对星际之间进行跟踪,对星际进行观测,在理论上可以在绝对的空间精确下,将轨道定位出来,无需依赖地面。完成上述的活动,只需要一星四箭发射卫星,就可以将相应的配套载荷“拷贝”至深空,就能拓展人类活动,支持地月空间探索及火星探测的需要。


  未来,北斗系统肯定要走跟美国GPS卫星导航系统不一样的路,以实现我们卫星导航系统更强更好的能力。

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