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北斗导航重大突破 自主芯+卫星GPS覆盖全球

2016-11-30

  無論身在何處,它總能準確定位;要去哪里,它也可以詳細指引最佳路線,避免走彎路……這就是日益方便人們生活的導(dǎo)航系統(tǒng)。在防災(zāi)救災(zāi)、國防等國家安全領(lǐng)域,導(dǎo)航的作用更是舉足輕重。

  繼美國、俄羅斯建設(shè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后,我國自主研發(fā)、獨立運行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),已實現(xiàn)亞太地區(qū)信號全覆蓋。按照我國衛(wèi)星導(dǎo)航建設(shè)的總體部署,到2020年,北斗信號將覆蓋全球,屆時,可以為全球提供服務(wù)。

  在日前舉辦的南京科協(xié)大講堂報告會上,來自解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院天基信息教研中心主任、衛(wèi)星通信與導(dǎo)航江蘇高校協(xié)同創(chuàng)新中心主任、博士生導(dǎo)師李廣俠教授,詳細解讀了北斗的成長歷程。

  擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更加安全

  目前全球共有4套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),分別是美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、中國北斗和歐洲“伽利略”。其中美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”已建成投入使用,中國北斗、歐洲“伽利略”仍在建設(shè)階段。

  令人們疑惑的是,可以使用美國GPS,為何還要建設(shè)其它導(dǎo)航系統(tǒng)呢?

  李廣俠對此表示,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施,能為人類帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。盡管美國GPS無間斷地為全世界提供民用導(dǎo)航信號,并默許免收使用費,但是衛(wèi)星導(dǎo)航作為軍民雙重屬性的重大基礎(chǔ)設(shè)施,對國家經(jīng)濟安全、國防軍事以及國際地位等重大戰(zhàn)略利益都具有重大而廣泛的影響,一旦出現(xiàn)緊急情況或重大利益沖突,無論國防軍事還是經(jīng)濟社會安全都將受到掣肘,甚至脅迫。屆時如果過度依賴以GPS為主的授時領(lǐng)域,諸如電力、金融證券、移動通信等重要系統(tǒng),會因無法獲得統(tǒng)一時間而導(dǎo)致工作混亂甚至癱瘓;交通運輸、人員等或因無法獲得準確的定位服務(wù),而無法滿足出行需求。此外,大批軍隊集結(jié)部署也會出現(xiàn)問題,精確制導(dǎo)武器將失去明亮的眼睛,這些都將對國家利益造成慘重影響。因此,建設(shè)中國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是基于國家的重大戰(zhàn)略需求和長遠發(fā)展做出的重要決策。

  我國北斗的研發(fā)始于1983年,這一年,我國空間系統(tǒng)工程專家、中國科學(xué)院院士陳芳允首次提出利用兩顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星實現(xiàn)區(qū)域快速導(dǎo)航定位的設(shè)想。1994年,我國啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè),目標是提供“獨立自主、開放兼容、技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠”的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。2010年6月,隨著第4顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星升空,我國正式宣布自主研發(fā)的北斗定位系統(tǒng)進入了密集的空間組網(wǎng)階段?,F(xiàn)在,我國已有14顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在軌運行,而且已于2012年開通了對亞太地區(qū)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù),并將在2020年達到衛(wèi)星信號覆蓋全球。

  “我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供民用服務(wù)雖然起步較晚,但有后發(fā)優(yōu)勢?!崩顝V俠說,像在漁業(yè)的應(yīng)用上,我國的很多漁船都裝備了北斗終端,當漁民出海作業(yè)時,漁民和漁政管理部門都能知道漁船的精確位置,遇到緊急情況,漁民向北斗衛(wèi)星發(fā)送短報文,漁政部門接收后可以及時采取營救措施。

  北斗衛(wèi)星導(dǎo)航基本原理是多球交匯

  作為繼美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶端組成,現(xiàn)已初步具備了全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù),而且還具有短報文通信能力。

  那么,北斗導(dǎo)航的基本原理又是什么呢?李廣俠介紹說,在古代,獵人們沒有導(dǎo)航知識,走到森林里時,他們會做很多記號,返程時通過這些記號回來,這就是最原始的導(dǎo)航方式。后來人們改用地圖、航標、地形以及星辰、天象、羅盤等確立方位。現(xiàn)代研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng),采用的是多球交匯原理,就是通過圍繞地球轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星,發(fā)射無線電信號,用戶機接收到信號之后計算出該點與衛(wèi)星的距離,再根據(jù)方程和衛(wèi)星的位置計算出用戶的精準位置。

  導(dǎo)航的科學(xué)構(gòu)成依然極其復(fù)雜。李廣俠說,衛(wèi)星在大氣層之上,無線電信號要通過電離層和大氣層,這就不得不考慮各種因素對信號的影響;人生活在地面上,可能還有樓房等固體物體遮蓋;人們生活在電磁場當中,有很多高壓線,都可能產(chǎn)生干擾,要考慮這些障礙物的影響。此外,導(dǎo)航還要考慮頻率、信號捕獲、時鐘精度和穩(wěn)定性等問題,是一個極其復(fù)雜的科學(xué)工程。

  2020年前,將有30多顆北斗衛(wèi)星覆蓋全球

  我國北斗現(xiàn)已成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域,產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

  在北京奧運會和汶川、舟曲抗震救災(zāi)中,北斗都發(fā)揮了重要作用。

  2008年5月12日,汶川大地震時重災(zāi)區(qū)的通信完全中斷,當晚22時,首批武警官兵到達災(zāi)區(qū)。他們通過“北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)用戶機”為地震重災(zāi)區(qū)發(fā)出了第一束生命之光;5月13日,一支攜帶了北斗終端機的部隊,從中午12時開始,沿著馬爾康、黑水、理縣到汶川的317國道一路急行,進入汶川地區(qū),北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星架起了救災(zāi)現(xiàn)場和后方指揮部之間的急救聯(lián)機,路途中他們把偵測到的災(zāi)情準確的發(fā)給了救災(zāi)指揮部,使指揮部能夠在第一時間獲知部隊距離震中的準確位置和災(zāi)區(qū)的情況。

  北斗仍在不斷地完善,李廣俠介紹說,現(xiàn)在的北斗已具備了與GPS精度相當?shù)娜旌蚩焖俣ㄎ缓褪跁r功能,無需其他通信系統(tǒng)支持即可實現(xiàn)定位和通信,可為中國及周邊國家和地區(qū)提供24小時全天候無盲區(qū)服務(wù)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)還具有適合集團用戶大范圍監(jiān)控與管理,及無依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膽?yīng)用設(shè)計;適合關(guān)鍵部門使用的高強度加密及獨特的中心節(jié)點式定位處理和指揮型用戶機設(shè)計等。值得一提的是,北斗導(dǎo)航終端與美國的GPS、歐洲的“伽利略”、俄羅斯的“格洛納斯”相比,最具特色的是它的短信功能,每條能發(fā)送120個漢字。

  李廣俠表示,未來的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將是一個由30余顆衛(wèi)星、地面段和各類用戶終端構(gòu)成的大型航天系統(tǒng),技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模龐大。今后在國家安全行業(yè)將最先普及北斗導(dǎo)航,以保障國民生產(chǎn)、生活的安全和穩(wěn)定。通過各方面規(guī)模性應(yīng)用示范,北斗還將逐漸普及到大眾消費類市場,最終成為與GPS并駕齊驅(qū)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),它不僅能創(chuàng)造非常可觀的經(jīng)濟產(chǎn)值,還將對維護我國國家安全、推動經(jīng)濟社會和科技文化全面發(fā)展提供重要保障。

  第五屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會21日在寧召開

  5月21日至23日,由中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主辦、南京市政府支持的“北斗——創(chuàng)新融合共享”2014年第五屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會將在南京國際博覽中心召開,屆時中科院院士、探月工程總設(shè)計師、國家最高科技獎得主孫家棟,中科院院士、中國載人航天工程副總指揮沈榮駿,中科院院士、人造衛(wèi)星軌道動力學(xué)專家李濟生,中科院院士劉經(jīng)南、楊元喜等國內(nèi)外航天領(lǐng)域的專家學(xué)者將云集南京,共話“北斗”的技術(shù)未來與發(fā)展。

  另悉,5月26日,省、市科協(xié)等單位還將聯(lián)合邀請中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室研究員郭樹人,在南京科技館作題為《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展歷程與啟示》的主題報告。

  “截至目前,北斗星通自主北斗芯片銷量已突破百萬片?!敝苋逍雷院赖乇硎??!?009年,我們頂住了質(zhì)疑,設(shè)立了專業(yè)從事GNSS芯片、板卡研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)的控股子公司和芯星通?!敝苋逍澜榻B說?!艾F(xiàn)在來看,我們當初選擇在北斗核心技術(shù)研發(fā)方面加大投入是很正確的一個抉擇,截至到目前,北斗星通自主“北斗”芯片銷量已突破百萬片。這是北斗星通的突破,其實也是中國北斗民用產(chǎn)業(yè)化的一個突破?!?/p>

  “自主北斗芯片銷量突破百萬是北斗星通繼在北斗運營服務(wù)方面取得突出成就后,又一項具有里程碑意義的突破性事件?!敝苋逍勒f。據(jù)了解,周儒欣指的北斗運營服務(wù)方面的成就主要是指北斗星通打造的“北斗船聯(lián)網(wǎng)”平臺,該平臺以北斗系統(tǒng)為基礎(chǔ),可提供位置監(jiān)控、短信通信、海洋氣象服務(wù)、漁船出入港報告等服務(wù)。北斗船聯(lián)網(wǎng)也是我國首例北斗民用規(guī)?;瘧?yīng)用案例,在網(wǎng)用戶已達4萬。

  亮相第五屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會

  “我們很重視中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會,我們也參加了迄今為止全部的五屆學(xué)術(shù)年會。”周儒欣介紹說?!氨敬?,我們參展的主題是創(chuàng)新、合作、共贏,北斗星通也將派出歷史上最大規(guī)模的團隊來南京參會,除了參與學(xué)術(shù)討論、角逐年度北斗獎項外,我們還將進行產(chǎn)品和技術(shù)的展覽展示,展出面積超過100平方米。眾多首次亮相的新產(chǎn)品也將在本次年會進行展示,比如面向車輛導(dǎo)航等領(lǐng)域的小型化北斗組合導(dǎo)航產(chǎn)品、北斗單板卡雙頻測向產(chǎn)品等?!?/p>

  北斗星通如此重視導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會也是有原因的。據(jù)周儒欣介紹,由國家北斗主管部門主辦的導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會經(jīng)過前幾屆的發(fā)展,如今已成為北斗業(yè)界的一大盛會,無論規(guī)模、層次、影響力都在逐年提升?!拔矣X得年會極大地宣傳了北斗系統(tǒng)應(yīng)用與未來的發(fā)展前景,學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界進行了深入的交流,提升了北斗系統(tǒng)建設(shè)的理論水平、政策水平與企業(yè)的經(jīng)營管理水平,并凝聚了方方面面的力量?!?/p>

  看好江蘇衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境

  “我們很看好江蘇省的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,2012年我們在江蘇宿遷投資了江蘇北斗星通汽車電子產(chǎn)業(yè)園,該產(chǎn)業(yè)園占地面積100畝,廠房面積5萬平方米,是國內(nèi)最高水平、最大規(guī)模的汽車電子產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)基地。2014年,僅一季度該產(chǎn)業(yè)園已實現(xiàn)納稅超千萬,有效促進了當?shù)鼐蜆I(yè)及經(jīng)濟發(fā)展?!钡谖鍖脤?dǎo)航學(xué)術(shù)年會移師江蘇南京,周儒欣認為江蘇省發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)有自己的優(yōu)勢,北斗星通在未來也將會持續(xù)關(guān)注江蘇這塊投資熱土。

  在談及公司未來發(fā)展策略時,周儒欣介紹了北斗星通的“2020年愿景”?!暗?020年,我們要成為受人尊重、員工自豪、國家信賴、國際一流的百億級導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)集團?!睋?jù)介紹,北斗星通未來將緊抓國家大力發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的機遇,結(jié)合北斗系統(tǒng)建設(shè)和北斗應(yīng)用的行業(yè)發(fā)展政策,以市場需求為導(dǎo)向,積極實施與上中下游的戰(zhàn)略合作工程。公司也將積極穩(wěn)健實施“兼并收購工程”,不斷向相關(guān)領(lǐng)域延伸,吸收上規(guī)模、有前景的公司。


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