看不见的导航者——中国北斗

中国北斗卫星导航系统是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。它是中国为确保国家安全和社会经济发展而自行研制的导航系统,目标是为全球使用者提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。目前北斗系统已被广泛用于交通、气象、农渔等各个领域。相对于GPS,北斗还多了发送信息的短报文功能。 

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球使用者提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

 

发展历程  

20世纪后期,中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了三步走发展战略:2000年年底,建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;2020年,完成35颗卫星发射组网,建成北斗全球系统。2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,向全球提供服务。 

为了对抗一家独大的GPS,确保自身安全,欧洲和中国曾经想联合开发全球定位系统。2003年,中国承诺投资2.7亿美元参加欧洲的“伽利略”全球导航卫星项目开发。但到2007年,中国突然遭到欧洲故意冷落,被排除在所有“伽利略”项目的重大决策之外,理由是安全和知识产权等问题。 

中国开始迅速集中力量发展自己的北斗导航卫星系统,到2009年,欧洲伽利略导航卫星项目远远落后于原先计划,甚至一颗卫星都未发射升空,而中国人则不断前进,在开发自己的北斗系统上进展迅速。“真令人难以置信”,比利时Eutralex航天机构主席米歇尔·福布说:“中国人确定主次,做出决策。没有争论,没有谈判。这与欧洲不同,欧盟做什么事之前,必须统一27种不同意见。”(克罗地亚2013年加入欧盟,成为第28个成员国) 

卫星导航系统的通信频道是稀缺资源,国际的通行规则就是先到先得,即先使用的国家获得该频道的使用权。作为最早组网的系统,GPS获得了最好的频道资源。北斗系统和伽利略系统的开发周期大体相同,于是就面临频道竞争的问题。然而欧盟内部的内耗使得伽利略系统的推进速度远远慢于中国北斗系统的组网速度,于是中国就抢在欧洲之前获得了宝贵的频道资源。 

2010年,中国的北斗导航系统频段正式采用与欧洲“伽利略”卫星一样的PRS频段,由于PRS频段采取“先用先得”的规则,中国领先欧洲发射大量北斗卫星,实质上已经抢占了欧洲伽利略卫星的几个重要频段,如果欧洲卫星使用同样频段,意味着他国对中国的导航定位卫星实施特定频段干扰,欧洲伽利略卫星也将受到牵连,也就是说,欧洲的导航定位卫星系统被迫使用和中国北斗系统一样的频段,而安全性也将和中国北斗系统捆绑在一起。

北斗卫星导航系统有哪些特点 ?

一是北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其低纬度地区性能特点更为明显。二是提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是创新融合了导航与通信能力,具有即时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

它由哪些星座构成?

北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°,中地球轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间为相隔120°均匀分布。至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时,已为正式系统在西昌卫星发射中心发射了16颗卫星,其中14颗组网并提供服务,分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星(均在倾角55°的轨道面上),4颗中地球轨道卫星(均在倾角55°的轨道面上)。

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它都发挥哪些作用?

个人位置服务:当你进入不熟悉的地方时,你可以使用装有北斗卫星导航接收晶片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。 

气象应用:可以促进中国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测,也可以提高空间天气预警业务水准,提升气象防灾减灾的能力。 

道路交通管理:卫星导航将有利于减缓交通阻塞,提升道路交通管理水准。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机,车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。 

铁路智能交通:卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如,在铁路运输领域,通过安装卫星导航终端设备,可极大缩短列车行驶间隔时间,降低运输成本,有效提高运输效率。 

海运和水运:在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备,使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下,为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时,北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支援各种新型服务的开发。 

航空运输:当飞机在机场跑道着陆时,最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势,可即时确定飞机的瞬时位置,有效减小飞机之间的安全距离,甚至在大雾天气情况下,可以实现自动盲降,极大提高飞行安全和机场运营效率。 

应急救援:卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时,救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外,还具备短报文通信功能,通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况,有效缩短救援搜寻时间,提高抢险救灾时效,大大减少生命财产损失。 

指导放牧:2014年10月,北斗系统开始在青海省牧区试点建设北斗卫星放牧信息化指导系统,主要依靠牧区放牧智能指导系统管理平台、牧民专用北斗智能终端机和牧场数据获取自动站,实现数据信息传输,并通过北斗地面站及北斗星群中转、中继处理,实现草场牧草、牛羊的动态监控。2015年夏季,试点牧区的牧民就能使用专用北斗智能终端机设备来指导放牧。 

服务人类:卫星导航系统是人类发展的共同财富,是提供全天候精确时空信息的空间基础设施,推动了知识技术密集、成长潜力大、综合效益好的新兴产业集群发展,成为国家安全和经济社会发展的重要支撑,日益改变着人类生产生活方式。 

北斗卫星导航系统的产业应用如何?

首先北斗晶片取得了突破进展,工艺制程从0.35微米提升到28纳米,最低单片价格仅6元人民币,总体性能达到甚至优于国际同类产品。截至2017年底,国产北斗晶片累计销量突破5000万片,高精度OEM板和接收机天线已分别占国内市场份额30%和90%。   

其次,行业区域应用显现规模化效益。以往人们基本使用国外卫星导航系统。如今,北斗已在公安、交通、渔业、电力、林业、减灾等行业得到广泛使用,正服务于智慧城市建设和社会治理。480万辆营运车辆上线,建成全球最大的北斗车联网平台,相比2012年,2016年道路运输重大事故率和人员伤亡率均下降近50%。公安出警时间缩短近20%,突发重大灾情上报时间缩短至1小时内,应急救援回应效率提升2倍。全国4万余艘渔船安装北斗,累计救助渔民超过1万人,已成为渔民的海上保护神。基于北斗的高精度服务,已用于精细农业、危房监测、无人驾驶等领域。 

大众应用触手可及。北斗逐渐由“高大上”转为“接地气”,日益走近百姓生活。世界主流手机晶片大都支援北斗,国内销售的智能手机北斗正成为标配。共享单车配装北斗实现精细管理。支持北斗的手表、手环、学生卡,更加方便和保护人们日常生活。以北京为例,3.35万辆出租车、2.1万辆公车安装北斗,实现北斗定位全覆盖;1500辆物流货车及1.9万名配送员,使用北斗终端和手环接入物流云平台,实现即时调度。 

 

 

参考资料: 

北斗卫星导航系统官方网站 

《中国北斗卫星 公司总裁》 360个人图书馆  2015/5/21 

《中国北斗卫星导航系统(全文)》 新华社 2016/06/16 

《欧洲把中国踢出伽利略导航系统,中国连施两招让其至今还在疗伤》 每日头条 2016/3/15 

上载日期:
2020年08月31日

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