26年铸成“大国重器”,北斗卫星导航全面建成

  今天,我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗、也就是第55颗组网卫星,在西昌卫星发射中心成功发射。


26年铸成“大国重器”,北斗卫星导航全面建成


26年铸成“大国重器”,北斗卫星导航全面建成

  从1994年北斗一号系统建设正式启动算起,北斗卫星导航系统用时26年终于大功告成。中国用时20多年,走完其他全球卫星导航系统40多年的发展之路。

  北斗卫星导航系统的全面建成,对于我国的国家安全,还有对包括5G通信在内的各行业发展,都具有极其重要的作用,堪称“国之重器”。


被海湾战争“惊醒”

  提前卫星导航,很多人就会想到GPS,这是美国全球定位系统,在全世界范围应用非常广泛。另外,世界上还有俄罗斯GLONASS卫星导航系统以及欧盟的Galileo卫星导航系统。

  如果没有自己的卫星导航系统,“我们只能仰望GPS”,而这是非常危险的。一旦GPS被他方关闭或者被干扰,不是简单手机导航无法使用的问题,而是对国家安全带来致命威胁,舰船、精确制导武器都会迷失方向,以5G为代表的移动通信网络、电力网络等涉及国计民生的行业都会遭受重创。

  上世纪90年初爆发的海湾战争,尽管当时伊拉克的军事实力也不弱,但是在美国等多国部队面前,如同“豆腐”一样被打得稀烂。

  美国等多国部队发射了297枚“战斧”巡航导弹,其中280枚精准摧毁了对方的重要军事目标,命中率惊人。反观伊拉克,向对手发射了150枚导弹,却只有8枚命中目标,命中率仅5.3%。因为美国军队使用了GPS为巡航导弹“指引路线”,进行精确制导。而伊拉克发射的导弹使用的是传统的惯性制导技术。即使伊拉克当时想用GPS,也肯定被美国人关闭,变成“睁眼瞎”,想想看,这场战还怎么打。

  除了精确制导武器,GPS在战场的指挥协调、多兵种协调等方面发挥着极其重要的作用。

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  海湾战争,让全世界意识到到现代战争是如此打法,更让中国等惊出一身冷汗,必须要有自己的全球卫星导航系统,否则受制于人。


北斗卫星导航“三步走”

  1994年,我国决定开始研制我们自己的导航卫星以及定位系统,命名为北斗,从此刻开始,我国北斗的研发拉开序幕。经过几代北斗人的不懈努力,探索出一条符合中国国情的“三步走”发展道路,为世界卫星导航发展贡献了“中国方案”。

  第一步(1994年-2003年),建设北斗一号系统,解决卫星导航从无到有的问题。

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  北斗一号系统只有三颗卫星组成,前面两颗在2000发射、第三颗卫星于2003年发生。

  北斗一号的诞生,解决了我国卫星导航系统从无到有的问题,使中国成为世界第三个建立了完善卫星导航系统的国家。

  但是和美国、俄罗斯的全球导航卫星系统相比,北斗一号系统差距明显:首先,北斗一号覆盖范围有限,只初步具备中国周边地区的定位能力;其次,定位精度低,无法定位高速移动的目标。

  而且,北斗一号采用的是有源定位体制,也就是说,用户需要发射信号,系统才能对其定位,所以存在时间延迟较大,且容量有限,满足不了高动态的需求。

  2013年,北斗一号卫星系统完成任务光荣退役。

  第二步(2004年-2012年),建设北斗二号系统,从有源定位到无源定位,覆盖范围我国周边到亚太地区。

26年铸成“大国重器”,北斗卫星导航全面建成

  2004年,北斗二号系统建设启动。北斗二号创新构建了中高轨混合星座架构,到2012年,完成了14颗卫星的发射组网。

  北斗二号系统在兼容北斗一号有源定位体制的基础上,增加了无源定位体制,解决了用户容量限制,满足了高动态需求。

  北斗二号系统的建成,不仅服务中国,还可为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

  第三步(2009-2020),建设北斗三号系统,架设“星间链路”,实现全球组网。

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  北斗三号系统由30颗卫星组成。这次发射的卫星,是一颗地球静止轨道(GEO)卫星,也是北斗全球卫星导航系统星座部署的收官卫星。

  北斗三号系统继承了有源定位和无源定位两种技术体制,通过“星间链路”——也就是卫星与卫星之间的连接“对话”,解决了全球组网需要全球布站的问题。北斗三号进一步提升性能、扩展功能,为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救等服务。

北斗导航与通信结合“很紧密”

  北斗卫星导航系统已经在交通、农业、渔业、制造业等非常广泛领域有了众多运用,正在发挥着越来越显著的作用。

  而从融合度来看,北斗导航和通信之间可是相当紧密,已有效渗透到国民经济和社会发展的诸多领域。

  我们先来看北斗导航对于通信行业的“帮助”。

  第一,授时。

  现实生产生活中,想要协调同步,必须有统一的时间基准。比如说9点开会,那么,如果确保每位与会人员所掌握的9点钟是一致的呢?所以,需要有时钟源,来确保时间同步。

  过去,我们很多行业都依赖于GPS,包括通信基站,是以GPS为时钟源,进行授时和同步。现在有了北斗卫星导航,通信基站就可以用自家的卫星导航系统来进行授时。在电力网络中,北斗授时确保了大量自动化装置精准运行,从而源源不断地将电能输送到千家万户;在金融领域,北斗授时可以确保你的每一笔转账汇款都安全有效……

  第二,定位与导航。

  目前,在国内新入网的智能手机中,已经有70%以上的手机提供了北斗服务。

  更值得期待的是,北斗导航具备的高精度定位功能。我国的北斗卫星导航系统,实际上不仅有卫星,还有地基增强系统。目前,北斗卫星的定位精度在米级左右,加之地基增强系统的配合,使得定位精度提升至厘米级。今后随着北斗卫星系统更加成熟,定位精度有望进一步提升,这为无人驾驶车辆的自主定位、安全行驶打下了良好基础。

  第三,短报文功能。

  这是北斗导航卫星系统的特色功能,其他卫星导航系统可没有。

  如果你认识常年出海的渔民,他们一定会告诉你,北斗的短报文功能已成为大家闯海的“守护神”。我国已有7万多艘渔船和执法船安装北斗终端,上万人因此在危急时刻得到及时救助。

26年铸成“大国重器”,北斗卫星导航全面建成

  我国通信业的发展,需要北斗卫星导航来支撑和保障,反而言之,北斗卫星导航也需要得到通信,包括5G的大力支撑。

  第一,解决卫星信号室内被阻挡难题。

  卫星信号穿透不了屋顶、桥面,比如车辆行驶在高架桥下时,总是会听到导航发出“信号弱”的语音提示。但是,人们80%的位置服务需求恰恰是来自于室内地下,这就尴尬了。 怎么去消除这个麻烦呢?北斗和5G的融合,是不错的解决方式,相互配合形成“卫星主外、5G主内”的局面,从而实现从室内到室外的无缝连接的时空信息服务。

  第二,解决信息传递难题。

  北斗卫星导航和GPS一样,还面临着另一重难题,用户只能通过终端被动接收卫星信号,而解算出来的位置信息不能传送出去。虽然北斗具有短报文的功能,但是容量和速度有限,只适合特定场合使用。而5G的特点就是大带宽、速度快,可以快速传递这些信息。

  第三,拓展北斗在智能手机领域的应用。

  虽然支持北斗定位的智能手机比例可不低,但问题在于,北斗功能开机率并不高,部分手机硬件虽然具备北斗功能但未启用,同时手机用户对北斗导航的感知率偏低。借助5G手机普及之机,加大力度推动北斗定位成为智能手机的标准配置。

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页面更新:2024-05-04

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