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中国北斗“普”照:闪亮生活空间
本刊记者 唐元恺 • 2011-07-15 • 来源:北京周报 2011年第26期 6月30日出版
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中国自主区域卫星导航系统基本建成,或者说,已经可以形成区域导航定位能力,其标志是4月10日,经过846秒的飞行,“长征三号甲遥十九”运载火箭从西昌卫星发射中心成功地把第8颗北斗(COMPASS)导航卫星送入近地点约200千米、远地点约35991千米、倾角55度的太空预定轨道。

这也是北斗的第3颗倾斜同步轨道(IGSO)卫星,与去年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统,即3颗地球静止轨道(GEO)卫星加上3颗IGSO卫星,它们经过一段时间的地面运控系统与空间段的验证、磨合与调整,就可以提供给中国大部分地区更广泛的用户使用。

今、明两年,中国还将分别发射上天3颗和5颗,倾斜同步轨道卫星、地球静止轨道卫星以外,还包括中圆轨道(MEO)卫星,从而最终形成具备覆盖亚太地区服务能力的北斗区域卫星导航定位系统。

当明年完成所有区域系统卫星发射后,“我们的区域导航将更加稳固,可靠性稳健性会更强。”北斗系统卫星系统总设计师谢军表示,卫星更多,自然可提供更快更准的服务。

“北斗导航系统作为中国的重大基础设施,不仅对国家安全和经济建设有着特别重大的意义,同时也会对老百姓的日常生活起到非常关键的作用。”中国卫星导航学术年会(China Satellite Navigation Conference,CSNC 2011)科学委员会三位执行主席之一的杨元喜院士在出席中国科学技术协会(CAST)近日组织的“科学家与媒体面对面”首场活动时预测,“应该从明年开始,中国的私家车主就可以使用北斗卫星的定位服务了。”

而北斗系统卫星总指挥李长江也曾表示,2012年完成区域系统的卫星发射以后,到2013年,普通百姓就可以开始使用北斗系统了。“目前,在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外,用户应用系统也在大力建设之中。中国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容,不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。”

 

适于民用

近1/4世纪以来,中国科学家一直致力于研制自主的卫星导航系统。可普通民众第一次“认识”北斗,却大多是在2008年5月四川汶川8.0级大地震期间:由于通讯设施被摧毁,一时间“音信皆无”。当晚,靠着紧急配备的1000多台“北斗一号”民用手持级终端机,救援官兵突破救灾盲点,全面进入灾区,陆续向后方救灾指挥部发出实时灾况……

作为区别于其它系统的重要特色,北斗独具的“短信快报”功能(GPS和GLONASS并没有)是让成千上万人获救的重要功臣——可一次传输120个字符左右,尤其是在手机信号覆盖不到的边远地区或沙漠、海上。

此外,与GPS等“接收型”定位系统(只转播信号,用户接收而定位)不同,北斗是双向的,不光定位“我在哪儿”,还能让人知道“你在哪儿”,包括上面所述的高效快捷的“我”和“你”之间的信息传递,这一切都无疑会给灾区争分夺秒打通生命线创造条件。

有报道称,现在中国南海、东海等许多渔政部门都主动地全部改用北斗了。一位不愿透露姓名的专家说,GPS只能告诉所在位置的经纬度,可在海洋里,光知道经纬度意义不大,周围都是海。而危机时分,携带北斗的渔民只需按下 “一键报警”(发短信求助),1秒钟内,设在渔业管理部门主控中心平台上的装置便会鸣起警报,遇险船只的航速、航向、所在坐标位置及精确的经纬度可以迅速被锁定,船上的人知道“自己在哪儿”,援助队与其家人也能够通过渔业部门的信号得知“遇险船只在哪儿”,营救工作得以第一时间展开。在此期间,船上人员还可以通过北斗随时互发短信通报情况,并被告之离自己最近的渔船在什么地方、最快的救援需要多长时间,或由专业人员指导下进行自救。“而如果有台风,渔政部门会通知到所有使用北斗的渔民的。”中国卫星导航定位应用管理中心常务副主任赵康宁补充道。

在政府层面的支持下(补贴等)和“宁可亏损几百万,也要坚决找到北斗民用市场切口”的部分“前瞻”企业的努力下,如今,北斗终端向全国1.8万公里海岸线铺陈开来,其市场模式也逐步构建:如海洋渔业安全生产应用模式,适合行业应用的产品模式,各网点24小时运营服务模式。

“北斗的实时精密定位还可以应用于土地和农田管理,使农业机械能够以0.1米的定位精度实现对农田的精密耕作。”曾任武汉大学校长的中国卫星导航学术年会科学委员会另一位执行主席刘经南院士举例说,在航天方面,北斗将可以为各类遥感卫星提供精密轨道位置;“也能够对一些桥梁、大坝等工程的微小变形进行监测……”

而在中国科学院国家授时中心高级工程师陈洪卿研究员看来,卫星导航系统还有一个对国计民生关系重大的领域不甚为人所知——“授时”。而事实上,当初物理学家创造出“原子钟”(atomic clock)时,也从来没有想过这项技术有朝一日居然能够应用于全球的导航系统与授时上。曾任北京大学副校长的时频专家王义遒教授比喻原子钟“比原子弹重要”:原子弹可以摧毁一个城市,但如果原子钟出了问题,整个国家的电信、金融、电力网络,都会出问题——若电力传输设备运行时间不同步,轻则失控,重则造成整个地区电网瘫痪。而令许多专家对北斗系统格外骄傲的,恰恰是它在解决授时间题上的突出表现。“现在,中国人自主研发的原子钟,其授时精度和GPS系统是一样的,但我们用了3亿美元,美国人用了120亿美元;我们用了8年,美国人则用了20年。”陈研究员说。

北斗授时服务分为“单向”和“双向”两种,前者精度优于50纳秒(nanosecond,1纳秒=1秒的1/10亿),后者则优于10纳秒,排世界“最精最准”之列。而有专家说,在军事领域,联合攻击之所以能够精确打击目标,是因为通过卫星定位和高精度授时对目标进行了多维锁定。

早在2004年左右,北斗系统便开始在中国军事、国防部门推广。不过此后,金融、测绘、电力、水利、渔政、公共安全、减灾救灾、森林防火、气象水文测报、交通运输监控等民用领域以及与之相关产业和信息服务业也在逐步使用(用户以集团为主)。“在这些部门里,北斗系统的使用占到30%左右。”中国卫星导航应用管理中心常务副主任赵康宁介绍说。

“军队和国防应用的数量相对于系统的民用数量来讲,简直是小巫见大巫。”北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士说。在这位获得过国家最高科学技术奖的中国“卫星之父”(在中国自主研制发射的100多个航天飞行器当中,由他担任技术负责人、总设计师或工程总师的就有30多颗,包括中国第一颗人造地球卫星和探月的“嫦娥”号)看来,北斗全球系统建成之后,“民用将占据北斗用户总量的95%以上。”

目前在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外,用户应用系统也在大力建设之中。“中国已经把北斗系统用户终端机的开发作为推广应用的重要内容,不少国内厂商都在积极研制基于北斗系统的轻便、实用的用户终端设备。”李长江总指挥说。

 

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