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2020北斗之年：獨(dú)立自主北斗三號(hào)部署全面收官 征途面向星辰大

2020-12-31 20:49:22來(lái)源：中國(guó)科技新聞網(wǎng)  

中國(guó)科技新聞網(wǎng)12月31日訊 （張劭逸） 2020年，我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。從雙星定位到啟動(dòng)設(shè)計(jì)、從試驗(yàn)驗(yàn)證到區(qū)域組網(wǎng)，再到覆蓋全球，中國(guó)始終堅(jiān)持自主建設(shè)、發(fā)展和運(yùn)行北斗系統(tǒng)。目前，北斗已進(jìn)入國(guó)際民航、國(guó)際海事、國(guó)際移動(dòng)通信等多個(gè)國(guó)際組織標(biāo)準(zhǔn)，讓全球用戶享受到更優(yōu)質(zhì)、精準(zhǔn)的服務(wù)。

近年來(lái)，我國(guó)北斗系統(tǒng)從無(wú)到有，從當(dāng)年被歐美技術(shù)封鎖，到今天核心部件100%實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。如此偉業(yè)，中國(guó)是如何一步步建立起來(lái)的呢？

從無(wú)到有 建立“天空之城”

在我們的傳統(tǒng)認(rèn)知里，北斗是由天空中的天樞、天璇、天璣、天權(quán)、玉衡、開陽(yáng)、瑤光這七顆星組成，北斗星在不同的季節(jié)和夜晚不同的時(shí)間，出現(xiàn)于天空不同的方位，所以古人就根據(jù)初昏時(shí)斗柄所指的方向來(lái)決定季節(jié)。

由此，中國(guó)自主研發(fā)建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也被賦予了這一傳統(tǒng)而詩(shī)意的名字——北斗。

北斗一出，世界矚目。目前在全球范圍內(nèi)，能夠被稱為「全球系統(tǒng)」的，只有中國(guó)的北斗、美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS，還有歐盟的伽利略系統(tǒng)。可以說(shuō)，一個(gè)完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的最佳展示。

需要指出的是，北斗的建設(shè)過(guò)程非常漫長(zhǎng)，組網(wǎng)目標(biāo)的完美實(shí)現(xiàn)也是幾代北斗人接續(xù)奮斗的結(jié)果。

1994年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)啟動(dòng)建設(shè)，2000年年底北斗一號(hào)系統(tǒng)建成使用，開啟了我們俗稱的北斗三步走的第一步。

第二步為北斗二號(hào)。它由14顆衛(wèi)星組成，有30多個(gè)地面站。我們?cè)?012年的12月27號(hào)正式宣布向亞太地區(qū)提供十米級(jí)的定位、測(cè)速、授時(shí)等功能。

第三步是北斗三號(hào)，也就是真正意義上的北斗全球系統(tǒng)。這項(xiàng)工作是從2009年開始啟動(dòng)。去年的11月5號(hào)，我國(guó)發(fā)射了第一組北斗三號(hào)雙星，1月12號(hào)發(fā)射的是第二組。今年6月23日，我國(guó)北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第五十五顆，也就是最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。我國(guó)提前半年全面完成北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署。

從北斗二號(hào)到北斗三號(hào)，不僅僅是衛(wèi)星數(shù)量的增加，而是將服務(wù)區(qū)域從局部擴(kuò)展到全球，在空中織成一座叫做北斗的天空之城，并實(shí)現(xiàn)與GPS、GLONASS和伽利略的兼容互操作。此外，精度也從區(qū)域系統(tǒng)的10米精度提升到了2.5-5米。

7月31日，中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航——中國(guó)北斗正式開通，登上世界舞臺(tái)，站在了航天強(qiáng)國(guó)的“第一梯隊(duì)”。

千錘百煉 技術(shù)引領(lǐng)全球

那么，與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，中國(guó)“北斗”有哪些值得關(guān)注的點(diǎn)呢？

首先，與其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采取單一軌道星座構(gòu)型相比，北斗系統(tǒng)的混合星座獨(dú)樹一幟。

美國(guó)的GPS和歐洲的伽利略都是地球中遠(yuǎn)軌道衛(wèi)星，而北斗是由GEO、IGSO和MEO混合的星座。它既能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，同時(shí)由于部分衛(wèi)星定點(diǎn)在中國(guó)國(guó)土上空，因此能夠?yàn)楸就撂峁└呔取⒏眯阅艿姆?wù)。

其次，早在北斗一號(hào)時(shí)期，中國(guó)就在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了地球靜止軌道衛(wèi)星提供導(dǎo)航定位服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，北斗二號(hào)系統(tǒng)在國(guó)際上首創(chuàng)以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星為骨干，兼有中圓軌道衛(wèi)星的混合星座。北斗三號(hào)系統(tǒng)進(jìn)一步將“混合星座構(gòu)型”發(fā)揚(yáng)光大，建成擁有24顆中圓軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星組成的全球系統(tǒng)，為建設(shè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了全新范式。

北斗三號(hào)衛(wèi)星配備了更高精度的氫原子鐘和銣原子鐘。時(shí)間是定位的基準(zhǔn)，星載的時(shí)頻就是導(dǎo)航衛(wèi)星最根本的指標(biāo)。我們都知道，機(jī)器表的時(shí)間是有誤差的，每一天可能會(huì)偏差一秒。石英表可能好一點(diǎn)，每一天偏差在0.1秒。而銣原子鐘每一萬(wàn)秒的偏差在十乘以負(fù)十四次方，氫原子鐘精度更高，萬(wàn)秒偏差在十乘十的負(fù)十五次方秒。因此氫原子鐘和銣原子鐘的配備可以讓誤差控制在最小范圍。

北斗除了應(yīng)有的扎實(shí)“基本功”，還擁有自己的“獨(dú)門絕技”。例如其短報(bào)文通信功能，開創(chuàng)了通信導(dǎo)航一體化的獨(dú)特服務(wù)模式。其在全面兼容北斗二號(hào)系統(tǒng)短報(bào)文通信服務(wù)的基礎(chǔ)上，區(qū)域短報(bào)文發(fā)送能力從120個(gè)漢字提高到1000個(gè)漢字，支持用戶數(shù)量從50萬(wàn)提高到1200萬(wàn)，而且能實(shí)現(xiàn)40個(gè)漢字的全球短報(bào)文通信。此外，北斗三號(hào)系統(tǒng)還可提供星基增強(qiáng)、國(guó)際搜救、精密單點(diǎn)定位、地基增強(qiáng)等多樣化服務(wù)。

值得一提的是，經(jīng)過(guò)400多家參研參試單位30余萬(wàn)人的不懈奮斗，北斗系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵器部件百分百國(guó)產(chǎn)化。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其介紹說(shuō)：“攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主可控，實(shí)現(xiàn)北斗三號(hào)核心器部件國(guó)產(chǎn)化率百分之百。這標(biāo)志著北斗導(dǎo)航擺脫了被別國(guó)“卡脖子”的境地。

展望未來(lái) 征途星辰大海

北斗三號(hào)全球系統(tǒng)全面建成并投入服務(wù)，不是中國(guó)問(wèn)天征程的結(jié)束，而是北斗走向星辰大海的開始。

“北斗”的用途遠(yuǎn)不止如今的車輛導(dǎo)航、手機(jī)定位、電子地圖。由于智能產(chǎn)業(yè)與時(shí)空信息密切相關(guān)，能提供位置和時(shí)間信息的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)必將被用于智能網(wǎng)絡(luò)、智能傳感、智能交通、智能通信、智能物流、智能社區(qū)、智能電網(wǎng)等所有智能產(chǎn)業(yè)中，并形成各種前所未有的新型商業(yè)模式。

空氣中，行蹤不定的污染物被納入環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，從此將逃不過(guò)北斗的“慧眼”；田地間，通過(guò)北斗系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)器械的配合，可實(shí)時(shí)掌握耕種深度、行距等信息，令作業(yè)效率提高50%，產(chǎn)量提高5%-8%；還有國(guó)境線上，山高、林密、谷深的惡劣環(huán)境導(dǎo)致通訊設(shè)施無(wú)法全部覆蓋，而邊防官兵們憑借北斗系統(tǒng)，依然可以及時(shí)、穩(wěn)定地傳遞信息。

兩院院士李德仁，長(zhǎng)期從事遙感、全球衛(wèi)星定位和地理信息系統(tǒng)為代表的地球空間信息學(xué)的教學(xué)研究，他曾接受中國(guó)科技新聞網(wǎng)專訪表示，北斗未來(lái)要做到無(wú)處不在，做“泛在的PNT”。他表示目前北斗和GPS定位還有一定局限性：“信號(hào)進(jìn)不了房間，進(jìn)不了地下，進(jìn)不了海洋的水下。所以下一步，室內(nèi)室外，海面，水下，甚至于高空，PNT想要做的是無(wú)處不在，這是我們未來(lái)的方向。”

北斗團(tuán)隊(duì)始終積極參與國(guó)家綜合時(shí)空體系建設(shè)論證，向著用科技創(chuàng)新推動(dòng)北斗成為世界最先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的遠(yuǎn)大目標(biāo)邁進(jìn)。

“北斗的應(yīng)用，只受到想象力的限制。”北斗人自信且自豪的話語(yǔ)，更昭示著一個(gè)更加智能、更加便捷、更加美好的未來(lái)。

關(guān)鍵詞： 2020北斗之年：獨(dú)

責(zé)任編輯：hnmd003

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