中国“北斗”跃上新高度

发布时间:2010-08-04

    2010年,对于中国北斗卫星导航系统的建设者,特别是北斗导航卫星的研制者而言,是个不一般的年份。这一年,中国北斗卫星导航系统将有多颗卫星连续跃上太空,在属于它们的轨道上安家。经过这一密集发射组网阶段,中国的新一代卫星导航系统将在太空中初现雏形。
  北斗导航卫星总指挥李长江告诉记者,我国的新一代北斗卫星导航系统是一个混合系统,其中包括多类轨道系统。目前,该系统已发射多颗地球同步轨道卫星并投入运行。对于该轨道卫星的发射运行,我国拥有成熟经验。但此次发射的第五颗北斗导航卫星,卫星不在赤道平行面上运行,而是轨道与赤道面成一定夹角。
  从新一代北斗卫星导航系统建设启动以来,我国发射的北斗卫星都是地球同步轨道卫星,而此次发射的北斗卫星将首次安家在倾斜地球同步轨道。可以说,这颗卫星的“上岗”,对于整个北斗卫星导航系统的建设具有重要意义。


    1 “北斗”,声名远播
  2008年5月,就在距离西昌不远的四川汶川,大地震把房屋、堤坝、河流和山体毁坏得面目全非,许多救援队员在北斗导航系统的指引下迅速到达目的地,及时救出灾区群众。此前,就连救援队员们自己都没有想到,手中的这个终端会成为灾难来临时的救命法宝。
  在四川汶川和青海玉树特大地震中,很多人听说了“北斗”这个名字,把它当作来自天上的希望之源和来自高科技的生命之光;还有很多原本知道北斗导航系统的人们,通过灾害救援更加了解到它的强大功能,许多部门提出了成为“北斗”用户的迫切需求。
  而在中国海军护航编队远航亚丁湾的过程中,即使远在距离祖国遥遥万里的印度洋上,各艘舰艇仍然得到了北斗导航系统强有力的支持,成为圆满完成护航任务不可或缺的高科技指南。
  同时,在我国广袤的边疆地区,许多地形复杂、人迹罕至的地方因为有了北斗导航系统而被勘察人员所熟知,许多测绘人员依靠北斗导航系统获得了前所未有的安全保障。
  在中国,卫星导航已不是新概念,而是一个庞大市场和巨大产业。近年来,国内没听说过GPS的人越来越少,而了解“北斗”的人也越来越多。目前已熟练应用北斗导航系统的用户,十分期待第二代北斗导航系统的应用。
  在我国的海南岛,无数渔民在渔船上装载了北斗海洋渔业船载信息终端。这个小小的东西功能强大,包括短信、定位、导航、显示、报警求救、安全生产与管理等。凭借它,渔民可以在茫茫大海中给自己定位和导航,从而知道自己身处何方,可以与家人或相邻渔船保持短信联系,可以获取气象情况、渔业市场交易情况等信息,甚至可以玩游戏。
  同时,政府通过这个终端,可以了解渔船在哪里作业,可以获取渔民发生问题时的求救信号,可以指挥营救,使渔民得到及时救助,可以通过终端管理休渔,可以为处理渔业生产中的国际争端提供依据。
  据介绍,近年来,第一代终端已在海南广泛应用。最近,有关部门在吸收大批渔民意见的基础上,改进推出了第二代终端,并在海口、临高等地渔船上进行了小批量试用,反响良好。预计未来一年内就会有上万台终端投入使用。
  当地政府负责人感慨地说,有了自主创新研发的导航系统,渔民才可能更安全、更大规模地走向深海大洋,因此这一项目不仅是科技创新,也是一个战略部署。
  据悉,不仅在海南,在东海之滨的舟山、台州、温州,在北方的黄渤海地区,北斗导航系统在海洋渔业中的应用已全面推广。目前,仅在我国东南沿海,北斗导航系统运营入网用户终端数就已突破1.2万个。


    2 “北斗”,快速成长
  谈到北斗卫星导航系统的发展,李长江告诉记者,其实中国人在卫星导航方面的思考并不晚。近40年前的上世纪70年代,中国人就开始研究利用卫星为地面进行定位服务,但由于国力不足等多方面原因,这项名为“灯塔”的研究计划没能开展下去。
  1983年,我国科学家陈芳允和一位美国科学家同时提出利用地球同步卫星进行导航定位的设想。此后,美国和俄罗斯分别开发了GPS和格洛纳斯卫星导航系统。其中,GPS系统应用很成功,格洛纳斯系统则因为后期投入不足,建设断断续续,直至现在才取得一定规模效益。
  我国在开展多年预研后,于1994年全面启动导航系统的研制。2000年,我国的两颗北斗导航试验卫星先后入轨。2003年,又一颗备份卫星发射升空。第一代北斗导航定位系统使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。5年来,它在国民经济领域的广泛应用打出了“北斗”响当当的品牌。
  目前,北斗导航系统覆盖范围还比较有限,例如在印度洋等较远区域,导航精度不高。从目前市场的迫切需求来看,我国必须尽快建立第二代北斗导航定位系统。
  其实,早在研制北斗一号卫星的上世纪末,我国就同时启动了第二代导航定位系统的研究。2004年,该系统正式立项,并于2007年4月成功发射了一颗试验卫星。正是这一颗卫星,为中国争得了宝贵的频率资源。
  原来,在国际上,导航卫星利用的L频段资源十分有限。在美国、俄罗斯先后占用了大部分频率资源后,国际电信联盟规定,其余的频率执行“先到先得”原则,谁率先申报并启用,谁就拥有了频率资源。当时,中国的北斗系统和欧洲的伽利略系统是最有竞争优势的。中国在申报之后,于2007年4月14日发射了北斗导航试验卫星,在申报时效到期前启用卫星,获得了频率,同时验证了第二代导航系统的技术、原理和体制。
  近年来,我国加快导航卫星研制速度。第一颗倾斜地球同步轨道卫星发射后,将和地球同步轨道上的伙伴们亲密“牵手”。

 

    3 “北斗”,跻身群雄
  据悉,美国GPS的精度一般约为1米,而当其第二代GPS投入使用后,甚至可以达到0.3米、0.2米,也即0.2~0.3米大小的物体为一个像素的点。然而,美国为其他国家,包括北约盟友提供的GPS精确度都限制在10米以外。
  世界各航天大国早就意识到,发展自主的卫星导航系统,不仅是航天实力的重要组成部分,更是国家战略的重要一环。
  最早向GPS发起挑战的是俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统,其“完整编制”为24颗。俄自称格洛纳斯的定位精度可以达到1米,这比GPS的民用信号精度更高,但格洛纳斯的普及情况远不及GPS,主要还是被军方使用。俄总理普京表示,俄计划在年底前再发射7颗格洛纳斯导航卫星,以实现导航范围覆盖全球的目的。
  在当今世界,美国的GPS大出风头。但遗憾的是英国、法国等美国的欧洲盟友却无法享受“同样待遇”。欧洲各国觉得不能受制于美国,法国前总统希拉克对此曾感慨道,如果没有自己的卫星定位系统,欧洲将不可避免地成为美国的附庸。因此,他们联合搞起了自己的卫星导航系统——“伽利略”。
  2004年,中国也成为伽利略计划第一个非欧盟国家成员。然而,伽利略计划进展并不顺利,中国在合作中也受到一定的限制甚至是歧视。目前,伽利略导航系统计划2011年4月进行试射,在2013年或2014年以前开始运行。
  卫星专家表示,中国的“北斗”起步比GPS晚了20年,但在技术上,并没有落后很多。北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士表示,与GPS及其他系统相比,北斗卫星导航系统最大的创新在于其把导航与通信紧密地结合起来。“也就是说,既能知道‘我在哪里’,也能知道‘你在哪里’。”
  据悉,北斗卫星导航系统未来将提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。其中开放报务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。

 

    4 “北斗”,前景无限
  我们现在不能问哪儿有卫星导航,我们应该问哪儿人们不需要卫星导航。根据美国商务部的统计,从1998年到2003年,GPS应用市场从43.5亿美元成长到164亿美元。根据市场研究机构ABI最新报告,2008年,GPS在全球的市场产值为600亿美元。
  目前,我国的北斗在技术方面已与GPS没有太大差距,只要加大技术、人才、资金方面的支持,并且借鉴GPS进入市场的技巧,未来发展将会不可估量。
  四大定位系统中,美国GPS的老资格必须承认,欧盟伽利略系统以及俄罗斯格洛纳斯系统,因其资金短缺、人才资源不足、政治压力等原因,未来的发展命运多舛。目前我国“北斗”密集发射进入组网阶段,已有与GPS组网齐头并进之势。
  国内很多有车一族均有此体会——在行进中,使用GPS导航时,如果前面有一弯道,导航仪会在距离此弯道五六十米或者近一百米的地方,便提示拐弯。这就是第一代GPS导航时存在的误差。
  实际上,按照美国原来的GPS现代化计划,现在早应该到了第四代。但是GPS目前仍处在2.5代,且5月份刚发射完成第一颗卫星,原来计划在2010年就完成第2.5代的组网,现在看必然是延迟了,其所谓的第三代卫星的发射,目前看比原计划将推迟至少5年。
  “目前GPS的状态可以用弯道来形容。”专家这样认为,因为美国这些年,特别是2008年金融危机开始后,经费非常紧张。比如,2010年政府为GPS项目仅仅拨款10亿美元,资金短缺是原计划推后最大的原因。但这段时间内,恰恰是中国发展最快的时候。
  根据我国卫星导航“三步走”的发展战略,到2020年,“北斗”将完成覆盖全球的卫星导航系统。但很多业内人士认为,这一计划很有可能提前完成。
  目前,在中国市场内,GPS主要为部分汽车、消费类电子产品、建筑等行业提供定位服务。GPS已经在中国占领了不少市场。国内和国外如此巨大的市场,现在北斗导航系统如果可以分羹一杯,那么其所获得的经济效益将是不可估量的。
  “‘北斗’商用化可借鉴GPS模式,用免费接入形成替代。”专家认为,GPS的推广颇有借鉴意义。从GPS一开始全球推广到现在,美国政府和空军均没有因为其拥有这24颗导航卫星,便向别的国家收钱,而是免费提供源信号、源代码信号,然后由服务商(私人公司)再分包收钱,所以它占领市场的速度非常快。
  假定“北斗”在未来能够顺利投入运营,也要遵循同样的模式,就是尽可能以低廉的价格先投入市场,抢占市场份额,然后再实行收费。
  “北斗”进入全球市场,首先必须先夺回中国市场。从现在开始,北斗首先要做的便是尽可能多地培育中国用户。这就需要我国政府的支持,先期政府要尽可能低地收取费用,同时提供高品质的服务。
  目前,美国GPS的发展阶段为2.5代,我国的“北斗”处于2代。2012年,我国的北斗将覆盖亚太地区,首先开始培育中国用户。然后提供覆盖亚太地区的导航、授时、通信服务能力。
  根据中国全球定位系统技术应用协会信息咨询服务中心统计和预测,我国卫星导航定位市场,已由2000年前不足10亿元发展到2005年的120亿元左右,到2010年将会达到500亿元的产值,年增长速度高达50%左右。
  按照年增长速度50%计算,北斗卫星导航设备及服务(不含手机终端),2020年将获得至少1000亿元的市场规模。到2020年,全球将有26亿导航定位系统用户,届时,保守估计,中国将占到至少三分之一的用户,挑战GPS“老大”的地位。(武铠)
    来源:中国航天报