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北斗導(dǎo)航系統(tǒng) 充滿中國智慧的自主創(chuàng)新之路

2020-11-20 03:40:40

來源:華西都市報

  第十一屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會23日-25日在蓉舉行  北斗導(dǎo)航系統(tǒng) 充滿中國智慧的自主創(chuàng)新之路

  11月23日-25日,由中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室學(xué)術(shù)交流中心主辦,四川省人民政府、成都市人民政府等十余家單位指導(dǎo),電子科技大學(xué)等單位承辦的第十一屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航年會將在中國成都世紀(jì)城新國際會展中心召開?! ∧陼h題除了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的合作與交流、衛(wèi)星導(dǎo)航理論研討,以及關(guān)于衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展的討論外,還將于11月23日-25日面向公眾舉辦第十一屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航成就博覽會,屆時公眾將一睹我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新技術(shù)新產(chǎn)品,同時還有機會參與互動交流。A

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展史

  北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要,自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。北斗系統(tǒng)的發(fā)展走出了一條具有中國特色、充滿中國智慧的自主創(chuàng)新之路。

北斗一號

  北斗一號于1994年2月正式立項。這一年,曾主導(dǎo)我國第一顆衛(wèi)星“東方紅一號”的65歲科學(xué)家孫家棟院士,被任命為北斗一號工程總設(shè)計師?! ”倍芬淮捎昧恕皟蓮椧恍枪转?wù)隆鲍@得者陳芳允院士于1983年提出的“雙星定位”方案。即,使用兩顆地球同步通信衛(wèi)星,通過有源定位方式進(jìn)行定位。因為有了衛(wèi)星與接收機之間的通信過程,所以北斗一號系統(tǒng)同時也具備了短報文通信功能?! 〗?jīng)過整個北斗科研工程團(tuán)隊的不懈努力,2000年10月,我國第一顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星一飛沖天,成功發(fā)射,標(biāo)志著北斗工程邁出重要的一步。同年12月,第二顆北斗衛(wèi)星也順利升空。隨著第三、第四顆北斗一號導(dǎo)航定位衛(wèi)星(備份星)分別于2003年及2007年發(fā)射成功,我國成為世界上第三個建立完善衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。  北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā),利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)在服務(wù)區(qū)內(nèi)提供定位、授時、通信三項主要功能。2008年汶川地震發(fā)生后,北斗一號在抗震救災(zāi)過程中發(fā)揮了重要作用。北斗系統(tǒng)發(fā)揮了不受地面影響的優(yōu)勢,將災(zāi)區(qū)坐標(biāo)和災(zāi)情通過短報文方式發(fā)了出來,成為了救援部隊和前線救援人員最得力的通信助手。

北斗二號

  北斗二號導(dǎo)航系統(tǒng)是我國基于北斗一號實施經(jīng)驗,完全自主、獨立研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)始建于2004年,自2007年4月14日第一顆北斗二號衛(wèi)星升空開始,我國正式進(jìn)入北斗二號時代。直到2012年10月25日,第14顆北斗二號導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空,隨后北斗二號系統(tǒng)于2012年年底開始向亞太地區(qū)提供定位服務(wù),這標(biāo)志著我國北斗二號區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)完成。  北斗一號系統(tǒng)是有源定位系統(tǒng),北斗二號系統(tǒng)的定位方式變?yōu)榱藷o源定位。北斗一號衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮、中國航天科技集團(tuán)研究員李祖洪曾經(jīng)有過一個形象的比喻:“有源”與“無源”之間的差別就相當(dāng)于對講機和收音機一樣。有源就像對講機,既可以接收信號又可以發(fā)送信號,而無源就像收音機,只接收衛(wèi)星信號,不再向外發(fā)送信號。這樣一來,無源定位系統(tǒng)的可服務(wù)終端數(shù)就沒有限制了,哪怕用戶再多,系統(tǒng)也能夠提供服務(wù)。同時無源定位技術(shù)也大幅縮小了用戶接收機的體積和重量,降低了成本。

北斗三號

  有了北斗一號和北斗二號積累的技術(shù)與經(jīng)驗,一路蹣跚卻勇敢向前的北斗開始迸發(fā)出一股磅礴的力量。2017年11月,北斗三號系統(tǒng)首組雙星發(fā)射;2020年6月,北斗三號全球組網(wǎng)成功,僅僅不到3年時間便完成北斗三號30顆衛(wèi)星的星座部署,創(chuàng)造了世界導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射的新紀(jì)錄?! ”倍啡栂到y(tǒng)繼承并發(fā)展了北斗特色的有源服務(wù)和無源服務(wù)兩種技術(shù)體制,由24顆中地球軌道(MEO)衛(wèi)星、3顆同步軌道(GEO)衛(wèi)星和3顆傾斜同步軌道(IGSO)衛(wèi)星所構(gòu)成的混合星座組成,定位精度為10米,能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)全天候、全天時為全球用戶提供基本導(dǎo)航、全球短報文通信、國際搜救服務(wù),中國及周邊地區(qū)用戶還可享有區(qū)域短報文通信、星基增強、精密單點定位等服務(wù)。B

北斗系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新原子鐘

  衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度與時間準(zhǔn)確性之間有著極大關(guān)系,是真正的“失之毫厘謬以千里”。為導(dǎo)航衛(wèi)星提供時間頻率基準(zhǔn)的星載原子鐘,是“心臟”般重要的核心部件。經(jīng)過北斗團(tuán)隊的不懈努力,僅僅用了兩年時間,就突破了原子鐘這個最大的技術(shù)瓶頸。北斗二代上的星載銫原子鐘的精度指標(biāo),通俗來講是10萬年差一秒;如今,北斗三號系統(tǒng)星載氫原子鐘的精度比北斗二號提升了一個數(shù)量級,已經(jīng)提升到每300萬年差一秒!氫原子鐘大幅提升了北斗三號系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

星間鏈路

  如果希望導(dǎo)航系統(tǒng)能穩(wěn)定工作,需要導(dǎo)航衛(wèi)星在預(yù)定軌道上嚴(yán)格按照計劃的速度和方向運行,但任何系統(tǒng)運行久了都會存在誤差,需要通過地面站人為糾偏和調(diào)整?! ”倍废到y(tǒng)的運行,也需要地面站對衛(wèi)星進(jìn)行檢測和管理。但有時衛(wèi)星并不在地面站可覆蓋的上空,地面站無法直接通過無線電與衛(wèi)星進(jìn)行通信和管理,這給衛(wèi)星管理工作造成了困難。而星間鏈路的出現(xiàn)解決了這一問題?! ”倍啡栃l(wèi)星星座首次配備了星間鏈路,讓衛(wèi)星之間可以互相通信。如果地面站希望與某一顆覆蓋范圍外的衛(wèi)星進(jìn)行交互,可以先將相關(guān)的信息與指令傳遞給地面站覆蓋范圍內(nèi)的一顆衛(wèi)星,再通過星間鏈路經(jīng)過一顆或數(shù)顆衛(wèi)星接力,將信息與指令傳遞給目標(biāo)衛(wèi)星。有了星間鏈路,不僅實現(xiàn)了北斗衛(wèi)星相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸,還能相互測距,自動“保持隊形”,減輕地面管理維護(hù)壓力,提升系統(tǒng)準(zhǔn)確性。同時北斗的短報文服務(wù),在星間鏈路的加持下,也成功升級為了全球短報文服務(wù)。C

北斗的應(yīng)用

  遙遠(yuǎn)星空中的北斗要比想象中離你我的生活更近。今年全國兩會期間,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計師楊長風(fēng)曾透露,目前已經(jīng)有70%以上的智能手機接入了北斗服務(wù),這一比例讓不少人感到驚訝。實際上,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已在交通運輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信系統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、公共安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。  歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)局發(fā)布的《2019年全球衛(wèi)星導(dǎo)航市場報告》預(yù)測,到2029年,全球衛(wèi)星導(dǎo)航市場總產(chǎn)值預(yù)計約為3244億歐元(約2.6萬億元人民幣),將會比2019年的1507億歐元翻一番,而亞太地區(qū)市場容量將超過全球一半。  中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)則顯示,2018年,我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值超過3000億元;2019年產(chǎn)業(yè)規(guī)模超3600億元;預(yù)計到2020年產(chǎn)值將超4360億元?! 慕ㄔO(shè)到應(yīng)用,北斗的另一個故事才剛剛開場。尤其是在隨5G而來的萬物互聯(lián)網(wǎng)新時代,萬億級別的物聯(lián)網(wǎng),數(shù)量遠(yuǎn)超智能手機的智能硬件,都需要定位服務(wù),這也帶來了“北斗+ 5G”無比巨大的想象空間。諸如智能交通、智慧物流、公共安全、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、IoT物聯(lián)網(wǎng)、無人機無人車、智慧城市、氣象預(yù)報、能源調(diào)度、農(nóng)林牧漁、減災(zāi)救災(zāi)等諸多領(lǐng)域,都有大批待開墾的市場?! 。T世杰)本版圖片均據(jù)新華社

  特別提醒:

  11月21日-22日,還將結(jié)合年會科普展,在世紀(jì)城新會展中心設(shè)置成都市人才招引、投資環(huán)境推介展臺,通過圖片、文字、音像等方式向公眾展示成都市近年實施的“蓉漂人才”計劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果等。

  地點:

  成都世紀(jì)城新國際會展中心1號、2號館

  乘車路線:

  地鐵——地鐵一號線升仙湖-世紀(jì)城方向,在世紀(jì)城站下車;公交車——可乘坐公交84路、102路、118路、115路、907路、504路、806路、185路、298路至新會展中心公交站。

  溫馨提示:

  觀展請戴好口罩并準(zhǔn)備好天府健康通二維碼。

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