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“北斗”之光惠泽天下

2018-04-09杭添仁

太空探索 2018年4期
关键词:报文导航系统北斗

文/ 杭添仁

2018年是北斗全球卫星导航系统的密集组网年,预计将进行10次北斗导航卫星发射,将18颗北斗导航卫星送入轨道。

在北斗卫星导航系统进入全球组网新时代的同时,北斗应用也获得飞速发展。目前,我国自主研发的“北斗”卫星导航系统已正式提供区域服务,广泛应用到交通运输、基础测绘、工程勘测、资源调查、地震监测、公共安全与应急管理等众多领域。

交通运输的指挥

卫星导航技术最显著的应用就是交通运输,可为汽车、船舶、飞机等运动物体进行定位导航,如汽车自主导航;船舶远洋导航和进港引水;飞机航路引导和进场降落;地面车辆跟踪和城市智能交通管理,以保证现代交通运输系统高效、安全、准确地运行。

公路交通运输目前是我国内陆交通运输重要的途径,然而,效率与安全一直是困扰我国公路交通运输的难题。一方面,城市交通的拥堵造成了城市交通系统效率低下,导致资源、能源的极大浪费,加剧了环境污染,同时也产生了严重的安全问题。另一方面,公路货物运输的效率与安全也是现代物流业面临的重要课题。利用卫星导航技术能比较容易地实现对出租车、物流配送、长途运输、危险品运输车辆的跟踪与调度管理,规划最佳路线,提高道路和车辆资源的运行效率,降低能源消耗,保证安全,促进社会与经济的发展。

防灾救灾的能手

在紧急救援上,基于“北斗”卫星导航系统的导航定位、短报文通信以及位置报告等功能,已实现全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务功能,极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

近年来,我国地震、冰冻、洪水、泥石流等自然灾害频发。在救灾工作中,“北斗”的短报文功能,让救援部队和指挥部的联系保持顺畅;借助“北斗”用户机,使灾区的各乡镇甚至村社都建立了通信联系,并使后方指挥部实现了“看得见”的救援指挥。特别是我国自主研发的“基于北斗的救灾应急指挥调度系统”为灾区搜救工作提供了诸多帮助,成为抢险救灾过程中最有力的通信手段。

由于“北斗”可实现全国范围的无缝覆盖,具有定位、授时、短报文等功能,所以为森林防火、扑火的指挥调度提供了新的技术,有效解决了火场定位、侦察、引导扑救、后勤保障、损失评估等问题。

工程建设的利器

卫星导航技术是高效、高精度地完成国家重要基础设施建设与大地测量的重要保障,它已基本取代了无线电导航、天文测量、传统大地测量技术和测图控制及工程测量,使测量制图在精度、实时性、全天候等方面产生革命性变化。它可为建筑等提供精确的导航和测量技术,大大提高工程建设的生产力,并提升相关活动的精度和效率,包括挖掘、路基、城市规划和现场安全监测等。它还在资源调查、物理勘探、石油钻探、林业和渔业等领域大有市场。

在基础设施建设与大地测量中已经广泛应用了卫星导航技术。比如,应用该技术已使道路、桥梁的建设精度达到毫米级,大大提高了隧道、地铁等重要交通基础设施的测量与建设精度,降低了建设成本。基于“北斗”的大型桥梁安全监测系统能监测桥梁锚锭处沉降、桥塔处变位偏移、桥身相对变形;监测桥梁在异常状况下(地震、台风、船只撞击等)的动力响应,并且可以通过实时观测,得出桥梁的固有动态特性的发展状况;通过北斗卫星导航系统测试得到的桥梁变形与动态数据,对桥梁的安全状况进行评估,并实施预报警。

精细农业的核心

卫星导航技术现已用于农场规划、田间测图、土壤取样、拖拉机引导、作物田间检测、播种速度选择以及肥料、杀虫剂和产量检测系统。在应用卫星导航技术之前,农民为不同的土地匹配不同生产技术和设定作物产量是非常困难的。这就限制了他们为增产找到最有效的耕作方法。今天,卫星导航设备能够提升农药、除草剂、肥料使用的精度,同时更好地控制化学物质的扩散,从而降低成本、扩大产量,创造环境友好型的新农场。随着“北斗”卫星导航系统的建成,我国精细农业迅速发展。

海洋渔业的帮手

渔业是“北斗”卫星导航系统应用最早也最为广泛的一个行业之一。安装了“北斗”用户机,不仅可以为船只导航,还可以通过“北斗”独有的短报文技术,报告船只位置和船上人员的情况。目前,我国已有数万艘出海渔船安装了“北斗”用户机,使用它可以在手机信号不好的茫茫大海上,免费发送短信,极大地保障了渔船出海安全。有渔民夸张地形容,现在渔船上只供奉两样东西:妈祖和“北斗”。

金融电力的保障

卫星导航系统定位的精度取决于时间的精度,其授时功能对国民经济的发展也有重要作用,所以导航卫星都装有时间精度极高的原子钟,其每300—2000万年相差1秒。“北斗”导航卫星上的国产原子钟稳定程度也相当高,每天变化只有十亿分之一秒,其已用于金融、电力、通信、邮电,铁路等网络的时间同步,准确时间的授入,准确频率的授入。

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