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可说起定位导航,大家还是首先想到GPS,
美国的GPS由于资历老、名气大,
甚至成了导航定位的代名词,几乎处于垄断地位。
但是!这垄断几十年的“大网”终于要被中国打破了!
一把来自东方的利剑已经出鞘!
它就是我国自主研发的——
北斗导航系统!
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统(BDS)。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。
在5月23日举行的第八届中国卫星导航学术年会上,中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其透露,我国已全面启动北斗系统第三步建设,即北斗三号系统,今年下半年发射6~8颗全球组网卫星。
这意味着,从今年下半年开始,中国北斗卫星将正式开始全球组网,拉开北斗系统面向全球服务的帷幕。
接下来,还将上演2018年前后18颗北斗卫星的发射大戏。冉承其说,这将率先为“一带一路”沿线国家提供基本服务,直到2020年我国建成世界一流的全球卫星导航系统,最终形成全球服务能力。
提及全球卫星导航系统,人们最熟悉的莫过于美国的GPS,由于其资历老、名气大以及服务范围广,甚至成了导航定位的代名词。
在当天的学术年会上,美国国家天基PNT协调办公室主任哈罗德·马丁就提到, GPS已发展到第五代卫星,卫星组网包括36颗卫星,其中31颗每天提供导航信号,其信号精度已经达到45.3厘米至70.3厘米之间。
事实上,国际上有一个全球卫星导航系统(GNSS)俱乐部,只有四个会员,分别是美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS以及中国的北斗。
全球卫星导航系统(GNSS)俱乐部中,中国的北斗起步最晚。冉承其说,我国于20世纪后期开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成“三步走”发展战略——
第一步是2000年年底建成北斗卫星导航试验系统,即“北斗一号”,向中国提供服务;
第二步是2012年年底建成由14颗组网卫星和32个地面站天地协同组网运行的卫星导航系统,即“北斗二号”,向亚太地区提供服务;
第三步是到2020年前后建成由5颗地球静止轨道卫星和30颗非地球静止轨道卫星组成的北斗全球卫星导航系统,即“北斗三号”,向全球提供服务。
目前,前两步已实现,这也让我国成为继美(GPS)、俄(GLONASS)之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。那么,中国的北斗目前处于什么水平?
年会上,中国卫星导航系统委员会主席王力说,当前,北斗系统已为亚太地区用户提供稳定可靠的时空信息服务,15颗卫星在轨稳定运行,5颗新一代北斗卫星已经完成在轨调试,即将入网工作。
冉承其则透露得更为详尽,他说,相比于北斗一号,北斗二号系统性能稳中有升,2016年发射两颗在轨备份卫星,使定位精度从10米提高到8米。随着中国自主研制的“米级快速定位北斗芯片”正式推出,北斗系统应用已正式进入“米级定位时代”。
随着技术的突飞猛进,北斗产业产值从100亿元向2000亿元以上市场快速扩张。
5月17日,中国卫星导航定位协会发布《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2016年度)》。白皮书显示,2016年中国卫星导航与位置服务产业总体产值已突破2000亿元大关,达到2118亿元,较2015年增长22.06%。其中,包括与卫星导航技术直接相关的芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备等产业核心产值达到808亿元,北斗对产业核心产值的贡献率已达到70%。
同时,北斗导航系统成为“一带一路”建设的重要内容,目前,中国已同30个国家和地区以及3个国际组织签署了98份合作协定,涉及“一带一路”国家和地区11个,协定23份,与沿线国家和地区建立了良好的合作机制。2018年左右将实现“一带一路”沿线国家及地区的覆盖。
“一带一路”倡议的快速推进,使北斗产业迎来黄金机遇期。冉承其预测,到2020年中国卫星导航产业的规模将超过4000亿元,北斗系统将拉动2400亿-3200亿元的市场份额。
在大众消费市场,目前以智能手机和车载终端为主。目前普通民用北斗芯片的价格与GPS芯片已经持平,不少导航产品已采用北斗和GPS的双模方式,应对车载市场的发展需求。而在智能手机领域,主流机型中均已支持北斗卫星导航系统,部分国外品牌手机已具备北斗卫星导航的功能。
据统计,2016年国内导航定位终端产品总销量突破5.3亿台。其中,具有卫星导航定位功能的智能手机销售量达到5.1亿台,带北斗功能的数量超过30%。北斗系统在共享单车、城市智慧管线等新兴市场规模化应用逐渐显现。虽然目前规模较小,但已经显示出巨大的生命力。
来源:经济日报(ID:jjrbwx)、新华社、中国青年报、每日经济新闻
80后中科院美女学霸冷漠回应:想破解中国北斗导航,只有一个办法……
徐颖,83年生,导航系统科学家,从事北斗相关研究工作十余年,中科院光电研究院建院以来最年轻的研究员和博士生导师。在徐颖的讲述下,北斗系统的故事变得通俗易懂,十几分钟之内,你将刷新对这个“国之重器”的认识。
以下是演讲文字版:
前几天我去一个同学家里玩,他们家小姑娘来问我说,“阿姨,我怎么才能让我爸爸看不到我的手机位置信息呢?如果把我的手机卡取下来之后,我的手机还能够定位吗?”
在这里,我可以明确地告诉大家,取下手机卡以后,手机依然能够定位的。这是因为我们大家都知道我们手机当中定位采用的是卫星导航系统,与我们手机移动系统没有关系的。
卫星导航系统,它是距离我们一群两万公里的星星,它们不会发光也不会发热,甚至肉眼没有办法观察到它们,为我们提供着位置服务。卫星导航系统简称为GNSS系统,在GNSS俱乐部中一共有4位VIP会员,除了大家所熟知的美国GPS系统以外,包括俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及我们国家自主建设的北斗卫星导航定位系统。
北斗卫星导航定位系统,是我们国家自主建设的卫星导航定位系统,现在正处在建设和应用推广的阶段,由五颗静止轨道卫星,和30颗非静止轨道卫星组成,北斗卫星导航系统预计将在2020年左右提供一个全球性的服务。
在GNSS俱乐部中,会员小伙伴们最关心的是什么?大家最关心的频率资源问题。频率资源是一种国际上公用的资源,频率资源不是你想买,想买就能买的,所有频率资源都要向国际电联提出申请,由国际电联进行划分。就像我们高速公路车道一样,每一个系统都有它自己的车道,不然的话大家会发生撞车的情况。
在卫星导航系统建设的初始阶段频率资源相对比较充沛,建设相对比较早的GPS系统和GLONASS系统不存在频率资源的冲突问题。到了北斗系统和伽利略系统建立的时候,频率争夺战就非常明显了。当时伽利略系统其实提前申请了这个频率资源,但是大家知道后来欧洲出现了经济危机,所以伽利略系统资金链断了,他们当时发射了这个卫星,占领了这个轨位,但是并没有发射这个频率的信号。根据国际电联“先到先得”的规定,哪一个国家能够先把这颗卫星发射上去,并且这个卫星向下发射了这个频率的信号,以后这个频率资源就是你的了。
在这样情况下, 2007年4月17号就是北斗所申报的频率资源的最后期限,所以要求北斗试验星必须提前发射,这在我国航天史上是非常罕见的。
通常卫星发射只有延迟,没有提前,因为提前会带来一系列的问题。但是经过各个部门的配合之后,为了争夺这个频率,在4月14号的时候,这一颗火箭已经成功在发射中心准备进行发射了。在4月14号的凌晨4点07分,现场又发现新的问题,火箭有一个连接器没有按照规定脱落,如果三分钟内不能解决这个问题的话,对火箭、卫星甚至发射场都会是灭顶之灾。
当时的发射指挥员在一分钟之内下了7道指令,4点07发现的问题,4点11分的时候,火箭带着我们北斗试验星成功升空。4月14日发射了北斗试验星,4月15号时候卫星实现变轨,4月16号卫星开始向下发送信号,在距离4月17号北斗申请的频率资源失效前24个小时内,中国正式启用了北斗申报的频率资源,也就此拉开了北斗全球系统建设的帷幕。
在一个风雨交加,电闪雷鸣的夜晚大家喜欢做什么事情?我自己比较喜欢看恐怖片,那样比较有感觉。雷电和恐怖片更配哦,那么雷电和什么不般配呢?不错,就是卫星发射。卫星发射的时候,火箭箭体中装满了燃料,一点点火花就能引起箭体的爆炸。1987年,美国大力神火箭就曾在大雨中发射,升上天空一分钟后就在空中遭到雷击,发生了爆炸。
所以,通常遇到雷电的时候,卫星发射是会推迟的,但是在2011年7月,北斗第9颗卫星发射时也是一个电闪雷鸣的天气,它却在等待着发射,为什么明知山有虎偏向虎山行呢?
这是因为北斗系统不是一个单颗卫星,而是一个组网星座。对于组网星座而言,每一颗卫星都要有既定位置,北斗系统不仅要求把这颗卫星发射到哪一个轨道,还要求这一颗卫星在轨道中的既定位置,要满足这样的条件必须有发射窗口,而这一天就是一个不可多得的发射窗口,如果错过这天的机会,有可能推迟四个月,甚至推迟一年才能够迎来新的一个窗口。
北斗系统当时正在如火如荼建设过程当中,如果推迟发射的话,进程必然会延误,带来的经济损失不可估量。当时的指挥系统决定冒雨发射,在两次雷电的间隙,发了。非常幸运,北斗第9颗卫星升空了。在同年年底北斗开始试运行。现在,北斗系统已经发射了22颗卫星,已经能够为中国以及我们周边地区提供非常稳定的导航定位服务。
大家可能会问北斗系统已经发射这么多颗卫星,北斗到底有什么用呢?首先,业内有这样一句名言:“卫星导航定位系统的应用只受想象力的限制”,毫不夸张的说,作为典型的国家重器,它就像我们水、电、还有公路一样,是我们社会建设基础的保障。欧盟曾经做过估算,卫星导航服务中断2天就会给整个欧洲带来超过10亿欧元的损失。下面我们来看一下北斗应用的相关视频。
这是北斗系统一些典型应用,这个是藏羚羊迁徙,北斗系统保护野生动物;大兴安岭发生火灾,北斗系统能够为营救人员提供方位和方向的服务;这是北斗系统用于精确打击;这是北斗用于海洋渔业,在海洋上我们所用的通信定位手段都非常少,有了北斗卫星导航,能够有效保障渔民的生命安全;这是北斗系统用于大型车辆定位和监控;这是北斗系统用于我们精准农业,在农业现代化当中我们可以用北斗系统非常精密的控制;这是北斗系统用于我们大型集装箱航运和海运。
以上这些只是北斗系统应用非常基本的方面,在这里,我想重点强调一下我们刚才看到的海洋渔业的应用。在这个应用中,北斗系统不仅提供了位置、导航和授时这样的功能,而且还提供通信功能,渔民在海上能够用北斗系统发短信,报平安。通信功能到底有什么用呢,这里我想引用一下美国GPS之父帕金森教授的一句名言,他曾经这样盛赞北斗的导航通信一体化功能:“既能够知道你在哪里,也能够知道我在哪里,这是多么美妙的体验。”
那么通信到底有什么用呢?给大家举一个简单的例子,大家都看过《鲁宾逊漂流记》吧,如果有一天一个人漂流到了孤岛上,能怎么办呢?如果这个时候他选择的是GPS,他只能知道自己在什么位置,无法通知别人前来救援,所以他还是只能够在荒岛上求生。
如果我们用的是北斗系统,情况完全不一样了,我们既可以知道自己位置在哪里,而且还能够把我们位置发送到方圆几十公里、几百公里甚至千里之外的人。相信我,如果你选择了北斗定位系统,你很快就可以在救援船上和你手持GPS的小伙伴说拜拜了~
我们讲了这么多北斗系统非常好用,而且可用,为什么现在好像在生活当中我们大家似乎很少用北斗,好像GPS多一点。GPS卫星导航定位系统比北斗系统早建设了大约20年,20年的历史鸿沟不是我们一朝一夕技术能够填补的,GPS系统的应用推广都已经非常成熟,比如现在最便宜的GPS芯片可能大约两美元左右,而北斗系统的芯片价格由于量产等原因可能仍然普遍在百元左右。用不起制约着北斗发展,但是用不起不是制约主要因素,不敢用、不想用,这才是制约北斗发展的重要原因。
北斗系统从诞生到现在,虽然已经通过多方面证明,精度和可靠性,完全不输GPS导航系统,但是人们对北斗系统有着种种质疑。这是网上大概2011年左右传得比较沸沸扬扬的新闻,当时媒体使用的标题是“清华女生破解北斗送给美国”,或者是“北斗上百亿的投资打水漂”等等,比较耸人听闻。
那么北斗真的如此不堪一击吗?当然不是。事实上真正不可靠的是GPS系统。因为GPS系统只被我们开放了民码,而且GPS民码信号战争时候很容易说变就变,为了保障自主权,欧盟建设了伽利略系统。对我们来讲也是如此,为了保障我们的可靠性,我们国家开始建设属于我们自己的北斗系统。
“观察者网”(微信ID:guanchacn)整理