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资料:“北斗”加速织网 已在军事部门推广使用

浏览数:  发表时间:2019-10-06  

  4月10日,我国成功发射第八颗北斗导航卫星,标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成,我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。从当初的“最高机密”,到今日向民用市场推广,北斗计划已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成了白发苍苍的院士,北斗系统的理论创始人也已经故去。

  4月10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。

  这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统(即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星),经一段时间在轨验证和系统联调后,将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。今明两年,我国还将陆续发射多颗组网导航卫星,完成北斗区域卫星导航系统建设,满足测绘、渔业、交通运输、气象、电信、水利等行业,以及大众用户的应用需求。

  中国卫星导航系统管理办公室负责人冉承其介绍,目前,北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进第一步,2003年建成北斗导航试验系统。系统由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成,可为我国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务,已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域,经济和社会效益显著。第二步,2012年左右,将建成由10余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统,具备覆盖亚太地区的服务能力,采用无源定位体制,具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。第三步,2020年左右,建成由30余颗卫星组成,覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,系统性能达到同期国际先进水平。

  北斗卫星导航系统除了能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务,还保留了北斗卫星导航试验系统的短报文通信、差分服务和完好性服务特色,是我国经济社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。

  据了解,北斗卫星导航系统将提供开放和授权两种服务类型。开放服务将面向大众用户免费提供高可靠性的定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒;授权服务面向专业用户提供更高精度的定位、测速、授时、搜码网88569搜码网需要考生书面申请继续考试,!短报文通信、差分服务以及系统完好性信息服务。

  大约从2004年开始,北斗系统逐步在中国军事部门推广使用。其中一个最典型的例子,是前几年的一次反恐行动,即在喀什地区清剿一个恐怖训练营。“新疆军区领导说,他们当时靠的是两个工具,一个直升机,另一个就是北斗。那个地方地形很复杂,这两样法宝帮助他们解决了问题。98322万众堂香港那可要避免出现马三立老先生的名段:逗你玩儿,”中国卫星导航应用管理中心副主任杨宝峰告诉记者。

  虽然中国军队越来越多地使用北斗系统,但尚未达至“强制使用”阶段。“因为我们有些装备是从国外进口的,原来的系统就带有GPS。今后,会逐渐从限制过渡到限制、禁止。”杨宝峰说。

  但他也指出,研发能够兼容各种系统的用户机将是一个趋势,“我们不完全排除GPS、格洛纳斯,或者伽利略在中国的应用,因为每个系统都有它本身的弱项。但我们也要强调独立自主性,即在GPS出问题的时候,我们的北斗不受干扰。”

  与其他系统的应用功能相比,北斗一个最具特色的优势是它的短报文通信功能。“比如在战争中,通过这一功能,我们不仅知道自己的位置,还能向友邻和上级报告我们的位置和时间校准等数值。用我们测绘的语言来讲,就是时间基准和空间基准的问题,这对作战来讲是非常重要的。”总参测绘局袁树友局长说。

  北斗卫星导航系统工程副总设计师李祖洪表示,我国北斗卫星导航系统走向世界将面临着国外GPS、格洛纳斯和伽利略的激烈竞争,面临诸多挑战。

  第一个挑战是部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验,捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先,格洛纳斯正在恢复建设中,伽利略遭遇资金困境,北斗系统若要抢占市场,在系统部署方面面临挑战。

  第二个挑战是卫星性能的竞争。导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能,目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平,在未来发展中要不断自主创新,争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。

  第三个挑战是系统发展的博弈。面向未来,卫星导航系统需要持续的发展建设,以满足用户更高的使用要求;需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广,以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。

  据中国卫星导航应用管理中心常务副主任赵康宁介绍,目前,北斗的用户以集团用户为主。除了国防部门以外,渔政、水文测报、交通运输监控和森林防火部门是北斗的主要用户。在这些部门里,北斗系统的使用占到30%左右。

  因为北斗的特点,尤其是其短报文通信的功能,特别得到渔政、水文监测和森林防火部门的青睐。“现在南海、东海等渔政部门主动放弃了GPS,而全部改用北斗了。为什么不用GPS呢?GPS只能告诉你所在位置的经纬度,而在海洋里,光知道经纬度意义不大,周围都是海。但如果使用北斗,如果有台风,渔政部门就可以通知所有渔民;而如果一艘孤独的渔船在茫茫大海上出现危险,也可以通过北斗发短信求助,渔政系统可以立即告诉你离你最近的渔船在什么地方,最快的救援需要多长时间等等。”赵康宁说。

  由此可见,北斗系统的优越性在抢险救灾时尤其突出。事实上,普通百姓第一次听闻北斗系统的名字,多是在2008年汶川地震期间。当时,在基础设施损坏、通信中断的情况下,中国卫星导航应用管理中心为救援部队紧急配备了一千多台“北斗一号”终端机,实现了各点位之间、点位与指挥部之间的直线联络,为指挥救灾发挥了重要作用。赵康宁率救灾小分队跑遍北川、绵竹,“北斗短信快报”使成千上万人获救,至今他一直感慨万千!

  目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成,其中4颗为备用星,均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。

  格洛纳斯是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统,从某种意义上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元,于1995年投入使用,现在由俄罗斯联邦航天局管理。格洛纳斯是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。

  伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的,该系统民用信号精度最高可达1米。

  计划中的伽利略系统由30颗卫星组成。2005年12月28日,首颗实验卫星Glove-A发射成功,第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。

  北斗全球卫星定位导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供开放服务和授权服务两种模式。根据系统建设总体规划,2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

  卜庆君从中国人民解放军一位参谋成长为总参谋部测绘局局长,再成为现在的退休老人。作为项目创始人之一,他对于20多年前的事情记忆犹新。

  1985年,卜庆君受邀参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。

  “那个会议是在1985年的4月15日到18日。”尽管已经过去20多年,卜庆君依然清楚记得具体日期。出发之前,学天文大地专业的卜庆君已经了解GPS的功用和发展情况。但是,外国专家在会议上的发言却让卜庆君提高了警惕。

  美国的GPS系统诞生于1973年,由美国国防部组织研发。在那次研讨会上,除了介绍GPS的前景和用途,美国军方告诉与会者,GPS的编码分为军用和民用两种。在特殊情况下,为了保证国家安全,军方会采取三种措施应对紧急状况:第一,降低对方的导航精度;第二,随时变换编码;第三,进行区域性管理。也就是说,通过以上三种方式,美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用。

  “这些都是在会议上公开说的。我了解这些之后,就觉得如果我们依靠这个,那我们不是要受制于人吗。”卜庆君回忆说。根据掌握的情况,卜庆君撰写了一份报告,其中写道,“对于GPS的发展和应用要跟踪研究,与此同时要发展中国自己的卫星导航系统。”

  就在同一个月,卜庆君受邀参加了另外一个学术研讨会。中国科学家陈芳允在会议上作了一个在当时听来十分新颖的演讲“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”,后来被归纳为“双星定位”。卜庆君在会场里坐着,突然意识到这似乎可以用来开展中国导航系统的研究。他找到时任国防科工委副主任的沈荣骏,讲述了自己的想法。两人一拍即合。

  得到鼓励的卜庆君直接去往陈芳允家里。在说明自己的来意之后,陈芳允告诉他,“其实我们自己已经研究了两年。”作为著名的电子学专家,陈芳允和其他同事两年来的研究成了日后“北斗计划”的奠基理论。

  1986年3月,卜庆君起草报告请求国家启动双星定位系统的研究。一个月后,由国家主管部门召开了可行性论证会。“参加会议的人还真不少。铁道部、电信局、交通部、林业局都去了。”卜庆君语气一转,“但是,支持的很少,还是泼冷水的多。”

  人们提出了三个质疑:第一,既然有GPS,为什么我们还要搞这个双星定位?第二,我们的技术水平能否达到?第三,我们有没有这个经济实力?

  与会者的质疑并非没有道理。美国GPS系统自1973年开始研发,已经耗费上百亿美金,并且承诺向全球提供服务。而此时的中国,走出“文革”尚不足十年,国民经济仍在困顿之中,人力物力奇缺。

  会议进行了热烈甚至是激烈的讨论、争辩,最终,众人从国家战略和特殊时期国家安全的角度,认识到自主研发导航系统的重要性,以及卫星测量手段对国防建设、科研建设的重要意义。然而,一直等到1994年,北斗计划才正式立项。因为测量就是定位方向,这个中国的导航计划被命名为“北斗”。

  在北斗系统筹备之初,这些早已熟悉GPS的科学家为自己提出要求:“导航精度要高,要有自己的创新。”北斗系统副总设计师谭述森说。他所指的创新,是指北斗系统独有的、GPS不具备的短报文通信功能。

  除此之外,科学家们还制定了导航反应的标准,在5秒之内必须有所反馈。“其实5秒都会觉得时间长,咱们必须从用户的角度出发。如果过了几分钟没有导航显示,那你肯定认为这机器坏了。所以从一开始,我们就制定了5秒的标准。”谭述森说。

  为了达到这些标准,北斗卫星发射时间推迟了两年。直到2000年10月,北斗导航系统的第一颗卫星才正式送入轨道。而在此六个月之前,北斗系统的理论奠基人陈芳允已经因病去世。

  时隔两月,第二颗卫星成功发射。此刻,从提出理论,到发射卫星上天,北斗计划已经走过15年。

  美国GPS系统的研发始于1973年,而卫星导航技术引起广泛关注,则要到近二十年以后的海湾战争中。当时,美国的飞机、导弹、水面舰艇等依靠GPS这一撒手锏,发动起一场各军兵种集团作战的战争,向全世界诠释了现代战争的内涵和规则。

  近年来,中国的卫星导航产业发展迅速,但95%的应用都是建立在美国GPS之上。“如果一旦国际关系生变或发生战事,殃及中美关系,美国关闭覆盖中国区域的GPS信号,后果将不堪设想。”总参谋部测绘局局长袁树友少将说。

  这早有先例可循,北斗卫星导航定位系统发起人之一、国防科工委原副主任沈荣骏院士告诉记者,1996年台湾海峡局势紧张的时候,中国军队开展了一次大规模军事演习,在关键时候,发现GPS信号忽然中断。经过专家调查分析,结论是人为造成的信号中断。

  “他们干扰你一下,在你的上空加一颗卫星让你打不准,或者让你根本就收不到信号,这是可以做到的。”中科院院士杨元喜说。他进一步指出,中国在这方面的安全隐患非常明显,“我们的电力部门用的是GPS,我们的银行体系、交通体系、网络部门、Email用的全是GPS,只要美国人稍微做一点手脚,我们的系统就可能全部瘫痪。更不用说是战略武器,只要人家把时间稍微调整一点,我们的武器就可能同步不起来,会造成巨大失误。”

  2011年3月19日,全国人大常委会副委员长、中国科协主席韩启德在中国科协举办的“科学家与媒体面对面”上,坐在记者席上与记者们争抢提问的机会。在这次“科学家与媒体面对面”上,北斗卫星导航系统领域的科学家向记者们介绍了卫星导航原理、北斗卫星导航系统概况、北斗应用、与公众生活的关系以及北斗的发展战略等内容。CFP供图


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