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浅谈北斗卫星导航发展

2021-01-12

数字通信世界 2021年4期
关键词:导航系统北斗卫星

(环球新时空(北京)信息技术研究院,北京 100036)

国之大者,为国为民,治国有常,而利民为本。

2020 年7 月31 日10 时48 分,习近平总书记在北京宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通,北斗系统进入全新征程。

2020年以来,“新冠”肺炎的肆虐给人类社会带来了巨大的威胁和挑战,中国面对疫情的态度及措施,向世界各国展示了大国应有的担当与责任。在抗疫的过程中,北斗卫星导航系统为火神山医院建造、疫情防控检测、患者动态管理等作出了重大贡献,这已不是其第一次登上公众舞台,早在2008年汶川地震,震中映秀音信断绝之时,北斗导航就担起了讯息传送的责任,发出百字短讯,救万人于水火。自此,实时预测公交路线、精确引导农业播种、遥感重测珠峰高度等,北斗导航在不断地发展中,一次次完成着使命。

1 锲而不舍,驰而不息

20 世纪70 年代,美国政府开始研制GPS 卫星导航系统,中国也制订了“灯塔”计划,但随后被取消。1983年,中国航天专家陈芳允提出“两星定位”方案,又因国力有限被搁浅。直至1994年,在此方案的基础上,中国才正式开始北斗卫星导航试验系统的研制,而此时,美国的GPS 卫星导航系统已全面建成。

邓小平同志在1987年依据国情提出“三步走”的现代化战略,中国的北斗卫星导航系统也秉承着不疾不徐的原则,采取了三步走发展规划: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,建成北斗三号系统,向全球提供服务。

起步虽晚,但在科学家们全力以赴下,北斗卫星导航系统按照规划,逐步进入正轨。

2000年,北斗陆续将两颗轨道卫星送入太空,实现区域性导航功能。

2004年,北斗二号启动,并在2007年发射北斗二号首颗卫星。

2018年,发射18颗北斗三号组网卫星,覆盖“一带一路”沿线国家。

2020年6月23日,北斗系统最后一颗组网卫星发射,至此,中国将共计59颗人造卫星送入太空,实现了最初的梦。

如今,“北斗”卫星导航系统能在世界范围内为各类用户提供多种功能,彻底改变了我们的生活,成为继美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GNSS)之后第三个成熟的卫星导航系统,“三步走”战略在驰而不息的发展中,取得了全面的胜利。

2 攻坚克难,精益求精

古人有云,三生万物。北斗卫星导航的“三”来自于空间段、地面段和用户段,而“万物”,则是世界,北斗导航凭借着这“三”,如同天罗地网般,实现了对全球的覆盖与服务。

空间段由多颗静止轨道卫星和非静止轨道卫星组成,如GEO 卫星、IGSO 卫星和MEO 卫星等,主要用于卫星研制及发射,在低纬度地区与其他卫星导航系统相比优势十分明显,拥有众多高轨卫星,能很好地抵抗遮挡,为世界提供的卫星导航服务可谓是一流的。

地面段由主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站组成,在北斗导航卫星运转时,能有效地进行追踪与控制,后来经过不断发展,还基本建成了地基增强系统,能够提供厘米甚至是毫米级的定位精度。

用户段是指用户的终端,芯片、天线等是产业自主可控的关键环节,终端集成和系统集成是发展重点,市场竞争激烈;而对各种应用领域的运营维护则是保障,有着灵活简易的特性。

三个部分相辅相成,融会贯通,使人们之间的联系更加智能紧密。在三十余载的奋斗历程中,对科学家们而言,挫折是常客,技术遭遇瓶颈、核心部件受制于人、原子钟索求无门、天气变化飘忽不定,但这些并未使任何人退缩与放弃,从无到有,从弱到强,北斗系统服务定位精度、系统稳定性、功能全面性都在稳步提升,正是一代人的坚持不懈与精益求精,才铸就了大国重器。

3 安全可靠,独具特色

相较于其他国家的卫星导航系统,北斗卫星导航有着显著的特点。

首先,北斗卫星导航是我国独立建造的,有着高强度加密特性,安全稳定,结束了我国长期依赖国外卫星导航系统的状况,有利于国家安全和国防建设,提升了军队整体军事素质以及中国导弹的打击能力。

其次,相较于GPS 的双频信号,北斗导航是世界上第一个提供三频信号服务的卫星导航系统,各个卫星之间可以紧密联络,无须出国即可对卫星进行观察,这样就能更好地降低成本,提高服务质量与抗干扰能力。

除此之外,北斗卫星导航最突出的特点是具有短报文通信服务,这是我国自主创新的重要体现,在特殊情况下意义重大,例如救援、军用等,现已在渔业生产、减灾救灾方向得到规模化应用,并且在空间科学中有着相当大的应用前景。

习近平总书记曾说“中华民族是勇于追梦的民族”,远方的浩瀚星空,也是梦想活力的源泉,追梦路上的坎坷,只会成就更强大的中国。北斗卫星导航系统已然成为一张崭新的“中国名片”,我国也将继续发挥自身的优势,解决当前北斗系统痛点难点,实现北斗产业化向更高水平、更精密化、更高层次迈进。莫道桑榆晚,为霞尚满天,届时,“北斗”卫星导航系统将在国际社会中发挥更加重要的作用。

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