中國北斗衛星的崛起

中國北斗衛星的崛起
2016年6月12日，**十三顆北斗導航衛星發(fā)射成 功。如今，北斗導航系統的服務(wù)覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區40億人口受益，其精度也與GPS相當。北斗導航衛星系統總設計師謝軍在接受記者采訪(fǎng)時(shí) 表示，北斗衛星導航系統有無(wú)盡的潛力，隨著(zhù)北斗系統2020年具有全球服務(wù)能力，其在開(kāi)發(fā)與應用中將發(fā)揮更大的效益?！氨倍肥侵袊谋倍?，更是世界的北 斗?！痹谀撤N程度上，可以說(shuō)北斗系統是中國在世界科技競爭中*具競爭力的代表。它同時(shí)也是“中國造”的品牌代言人。
文 廣州日報記者肖歡歡
2020年服務(wù)全球
記者：北斗導航的原理是什么？
謝軍：熟悉GPS的人都知道，衛星導航實(shí)際上是通過(guò)測量衛星和地面站之間的距離以及確定它們之間的時(shí)鐘關(guān)系，來(lái)明確衛星的位置信息。在已知衛星的位置和時(shí)間信息之后，地面用戶(hù)同時(shí)接收到四顆衛星的導航信號之后就可以解算出自己的位置，這就是衛星導航定位的原理。
記者：之前第八顆衛星發(fā)射成功后就可以導航定位，后來(lái)為何還要發(fā)射那么多衛星？
謝軍：從導航衛星星座設計來(lái)講，主要考慮四個(gè)因素：覆蓋范圍、可用性、完好性、連續性。第八顆北斗導航衛星入軌后，從原理上來(lái)講，可實(shí)現全天24小時(shí)對 區域范圍提供連續、穩定的服務(wù)能力。但為了提高整個(gè)星座的穩定性，需要增加一些衛星，這樣可使用戶(hù)在同一時(shí)間內接收到更多的衛星信號，能夠更方便地計算出 來(lái)自己的位置。另外，增加衛星數量還能提高終端用戶(hù)導航定位的精度。
記者：導航系統的定位精度取決于哪些因素？
謝軍：定位精度是導航系統里*重要的一項指標。定位精度與導航衛星、地面運控、用戶(hù)終端都有密切關(guān)系。從技術(shù)上來(lái)講，這幾部分都存在著(zhù)測量誤差和時(shí)鐘誤 差，而且還有星歷誤差，大氣層、電離層影響，這些都是影響定位精度的重要因素。如果這些誤差修正得好，用戶(hù)機的定位精度就高。當然，用戶(hù)機的工作環(huán)境可能 存在干擾，這也會(huì )影響定位精度。還有就是衛星星座的幾何構型，構型好對提高定位精度也是很重要的。
記者：我們的北斗導航系統“三步走”戰略如今進(jìn)展如何？
謝軍：北斗導航系統設計的整體思路是先區域、后全球。采取“三步走”的發(fā)展戰略。**步，建立北斗衛星雙星定位試驗系統，形成區域有源定位與導航服務(wù)能 力；**步，完成三種軌道十余顆衛星的發(fā)射，建成區域導航系統，形成區域無(wú)源服務(wù)能力，向亞太地區提供定位、導航、授時(shí)以及短報文通信服務(wù)；第三步，建成 由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成的覆蓋全球的北斗全球衛星導航系統，形成全球無(wú)源定位服務(wù)能力。
2012年，北斗衛星區域導航系統迎來(lái)從第十一顆到第十五顆5星密集發(fā)射期，其中，第十二、第十三顆衛星以及第十四、第十五顆衛星均為一箭雙星發(fā)射。 2012年10月25日，第十六顆北斗導航衛星成功發(fā)射，北斗衛星區域導航系統完成了所有衛星發(fā)射任務(wù)。至此，北斗衛星區域導航系統空間段由分布在不同軌 道的14顆衛星組成星座，即5顆地球靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星和4顆中軌道衛星。中國**完成區域導航系統建設，形成覆蓋亞太大部分地區的 服務(wù)能力。
目前，前兩步已實(shí)現，中國成為 世界上第四個(gè)擁有自主衛星導航定位系統的國家。中國*新發(fā)射的兩顆北斗導航衛星與此前的北斗衛星相比有了重大突破，部件國產(chǎn)化率提高到98%，其“心臟” “慧腦”“鐵骨”等關(guān)鍵器部件全部為國產(chǎn)。到2020年，將完成35顆衛星發(fā)射組網(wǎng)，為全球用戶(hù)提供服務(wù)。??北斗導航精度與GPS相當??記者：你之前 也談到，我們的北斗導航系統提供的既有有源定位，也有無(wú)源定位，這是我們的一個(gè)特色？
謝軍：GPS現在所提供的服務(wù)叫無(wú)源定位。意思是，用戶(hù)可以不用發(fā)射任何信號，就可以免費接收衛星的信號，實(shí)現對自己位置的定位。北斗系統提供的是兩種 服務(wù)，一種就是跟GPS相同的，在區域范圍內可以讓用戶(hù)免費的直接接收衛星信號，實(shí)現定位。另一種是有源定位，用戶(hù)可以把自己的位置報告給其他的網(wǎng)絡(luò )或指 揮控制中心，*終實(shí)現定位。有源定位在調度系統以及指揮系統上應用是非常廣泛的，它能實(shí)現地面快速定位，相關(guān)應用產(chǎn)業(yè)的指揮調度將變得更加容易，打個(gè)比 方，就跟公共汽車(chē)的調度室一樣，你的位置我們能馬上知道，過(guò)去你那里多長(cháng)時(shí)間也算得到。這種有源定位是北斗的特色，從衛星導航發(fā)展的趨勢上來(lái)講，也是我們 應該堅持的。北斗導航系統的目標之一就是在2020年建成有源導航定位、短報文功能。這是目前GPS等沒(méi)有的功能。短報文功能，是衛星定位終端和北斗衛星 或北斗地面服務(wù)站之間能夠直接通過(guò)衛星信號進(jìn)行雙向的信息傳遞，GPS只能單向傳遞。與**代雙星系統相比，北斗衛星導航系統開(kāi)始呈現出更多特點(diǎn)和優(yōu)勢。
記者：我們的北斗導航系統衛星為何比GPS還多？
謝軍：相比美國GPS系統擁有的24顆衛星，北斗衛星導航系統要多出11顆衛星。因為它由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛 星和 30顆非靜止軌道衛星。地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個(gè)地面站，用戶(hù)段包括北斗用戶(hù)終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。我們的衛星比 GPS多，是因為兩個(gè)系統的星座設計不同。
北斗是中國的也是世界的
記者：北斗導航和美國的GPS相比還有多大距離？
謝軍：衛星導航這個(gè)領(lǐng)域，美國確實(shí)是**一步，它的GPS應該是在1994年就提供服務(wù)了，我國在1994年正式啟動(dòng)北斗導航系統建設時(shí)，差不多比 GPS導航系統晚了20年。這對我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的壓力，也是動(dòng)力。我們2000年才駛入一個(gè)快車(chē)道。2004年的時(shí)候，我們只有有源定位這一個(gè)通道， 所以用戶(hù)數量很受限制。相對于GPS不受限制的用戶(hù)數量，跟他們是沒(méi)法比的，可能連他們的萬(wàn)分之一都不到。2012年年底，我們基本上能覆蓋亞太大部分地 區，實(shí)現了在中國及周邊地區提供這個(gè)有源和無(wú)源服務(wù)，我們現在還處在一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。如今，在中國或中國周邊地區，我們跟GPS水平相當。
從應用的角度來(lái)講，應該說(shuō)還不如GPS，但從精度上來(lái)講，已經(jīng)和GPS相當。加上我們配套的地面增強系統，應該說(shuō)現在精度是米級的，個(gè)別行業(yè)的一些企業(yè) 已經(jīng)做到了優(yōu)于米級這樣的水平。當然，用戶(hù)愿意用北斗就用北斗，愿意用GPS就用GPS，我相信由于北斗的一些特色，*后北斗的用戶(hù)一定是會(huì )越來(lái)越多的。 北斗是中國的北斗，也是世界的北斗。??用北斗不擔心老人走丟 
北斗導航系統與老百姓的生活密切相關(guān)。目前市場(chǎng)熱炒的“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”、“可穿戴設備”、“物聯(lián)網(wǎng)”等概念都與北斗密不可分。以“可穿戴設備”為例，國內已有 公司推出基于北斗衛星定位系統，與物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等相關(guān)的產(chǎn)品。終端為老人提供一鍵通話(huà)、一鍵緊急求助、語(yǔ)音提醒及血壓、心電等醫療數據無(wú)線(xiàn)采集等 應用。老人帶上終端產(chǎn)品后，將連上智能服務(wù)平臺，家人可隨時(shí)了解老人的位置、身體狀況，并可以進(jìn)行防護圈設置和語(yǔ)音提醒等，與醫護人員聯(lián)系。 
此外，北斗在自駕游、探險游等旅游領(lǐng)域也有作為。對于登山愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，發(fā)生事故后，北斗定位服務(wù)可以保障其隨時(shí)獲得救援。
記者：現在美國有GPS，俄羅斯也有自己的衛星導航系統，歐洲也有自己的一套系統。有必要搞這么多導航系統嗎？
謝軍：其實(shí)之前美國的專(zhuān)家也說(shuō)過(guò)這個(gè)問(wèn)題，他們說(shuō)，世界上真的需要四大系統還是幾大系統嗎？每一個(gè)系統都需要20多顆衛星構成一個(gè)自己獨立的網(wǎng)，那么四 大系統將來(lái)肯定就是上百個(gè)導航衛星，有這種需求嗎？但后來(lái)我們發(fā)現，實(shí)際上各國有自己的一些特殊的要求，但*終受益的還是用戶(hù)，他就可以選北斗也可以選用 GPS，非常便利，精度也會(huì )非常高。由于有了兼容的基礎，用戶(hù)的選擇更多，提供的服務(wù)也更多。
記者：用我們自己的系統更加**？
謝軍：我們知道，任何一個(gè)系統設計，就包括現在網(wǎng)絡(luò )都有后門(mén)，你用別人的系統后門(mén)鑰匙在別人手里掌握，我自己的系統我自己應該說(shuō)是非常放心的。在 2010年之前，我們有一些關(guān)鍵的元器件還是要依賴(lài)于國外的進(jìn)口，比如像一些計算機的處理芯片，還有一些存儲器，大規模的集成電路。但之后，北斗衛星上的 一些大的部件全部都是我們自己研發(fā)出來(lái)的，原子鐘也好，大功率放大器也好，還有一些精密的測量部件，全部都是我們國家的企業(yè)自己研發(fā)出來(lái)的。
記者：與GPS相比，北斗系統有哪些優(yōu)勢？ 
謝軍：首先是兼容互操作。這將會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)很多好處，因為用戶(hù)在同一時(shí)間內可以收到更多導航衛星的信息，解算自己的位置、速度、時(shí)間就更加方便，同時(shí)精 度也更高。北斗系統做到與其他系統兼容后，你可以在北斗信號強的時(shí)候使用北斗，用GPS來(lái)幫助你修正，輔助提高導航服務(wù)精度。早在幾年前，不少企業(yè)已開(kāi)始 嘗試制造能接收北斗、GPS和格洛納斯系統的接收機了。全球四大衛星導航系統達成兼容互操作協(xié)議之后，系統間的兼容使用是完全沒(méi)有問(wèn)題的。
其次，北斗導航系統的目標之一就是在2020年建成有源導航定位，短報文功能。這是目前格洛納斯、GPS等沒(méi)有的功能。
記者：北斗導航系統的應用前景如何？
謝軍：自2012年12月27日正式提供區域服務(wù)以來(lái)，北斗導航區域系統一直在連續、穩定、可靠運行，其服務(wù)覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區40億人口受益，體現了中國的責任和地位。
北斗工程的實(shí)施帶動(dòng)了我國衛星導航、測量、電子、元器件等技術(shù)的發(fā)展。在我國的交通、通信、電力、測繪、防災救災等領(lǐng)域得到了廣泛應用，帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)轉型 升級。具體到普通人的生活中，它可以為我國周邊地區提供連續穩定可靠的導航以及定位等服務(wù)，我們有很多系統、很多用戶(hù)，在交通運輸領(lǐng)域、大地測繪以及農 業(yè)、漁業(yè)應急救災指揮調度方面具有獨特的功能。
打個(gè)比方，老百姓每個(gè)人家里車(chē)都是標配車(chē)載導航儀，就是衛星導航系統的應用范例，同時(shí)現在有一些休閑旅游的指示的手表，還有一些指示器也是利用我們衛星導航系統實(shí)現的。將來(lái)我們還將建成服務(wù)全球的導航系統，可以說(shuō)，北斗衛星導航系統有著(zhù)堅強的實(shí)力和無(wú)盡的潛力。