计世独家:北斗“指路”

2012-06-21 09:23:11来源: 计世网
     “大漠迷茫北斗悬,哥舒策马夜巡边。导航指向新星列,笃定时空不看天。”

  这不是什么古诗词,而是来自热心网友的创作。这首诗所描述的,就是中国北斗卫星导航系统成功运行时的场景。

  太空之中的“北斗”,不仅为古人,也在为身处21世纪的我们“指路”。

  ■ 本报记者 李旭阳

  2012年5月8日,三艘中国拖网渔船在临近东经124°海域作业时,被朝鲜海军带入朝鲜海域扣押。事发后,朝鲜方面声称中国渔民越界。“没有办理朝鲜方面的许可证,我们根本不敢越过124°海域捕鱼,124°是极为敏感的海域,出海的人心中都有这条线。”大连当地的一位渔民在接收采访时曾这样告诉记者。

  有没有越过“警戒线”,就要看哪一方能够拿出证据了。

  事发后,来自23527号船上北斗卫星导航仪器所记录的船只运行轨迹显示,该船未越过东经124°线,确定在中国海域内。

  这里所说的“北斗”,就是我国自主研发并运营的北斗卫星导航系统(下称北斗导航)。目前,北斗导航产业正沿着国防应用、行业应用和大众应用三阶段逐步展开。

  国防使命:与生俱来

  在天文学中,北斗七星指的是大熊座七颗明亮的恒星。自古以来,北斗七星就是人们指示方向和认识星座的重要标志。古籍《冠子》曾这样记载北斗七星:“斗杓东指,天下皆春;斗杓南指,天下皆夏;斗杓西指,天下皆秋;斗杓北指,天下皆冬。”

  中国人对北斗七星的认知和热爱,使得“北斗卫星导航系统”不仅听起来具有浓郁的“最炫民族风”,而且也能够让人感受到其所蕴含的科研成就和战略地位。

  在浩瀚的宇宙中,环绕地球部署着三套全球卫星导航系统:其一,是我们耳熟能详的全球定位系统(GPS,Global Positioning System),由美国国防部研制和维护;其二,是全球导航卫星系统,其又被称之为GLONASS(格洛纳斯系统),由俄罗斯政府负责运营;最后,就是我国研发并运营的北斗导航,它分为“北斗一号”和“北斗二号”两个系统,两者的区别在于,北斗一号覆盖区域仅限于中国,精度较低;北斗二号则定位于全球性的卫星导航系统,精度也高于GPS。

  除此之外,欧盟也在建造自己的全球卫星定位系统伽利略定位系统(Galileo),日本和印度也在进行着这方面的工作。

  从争夺土地、海洋资源,到占领制空权,如今,已经有越来越多的国家认识到,发展宇宙空间技术,已经成为保证国家安全的一个重要步骤。因此,不依赖他人的系统,争取自己的主动权,成为了中国发展自有卫星导航系统的初衷和基础。

  中国科学院院士杨元喜认为:“一个国家必须有自己独立的坐标系统。而要确定这个坐标系统,卫星导航是最重要的手段之一。”

  实际上,中国在卫星导航方面的研发从20世纪60年代就已经开始,然而由于各种原因,这一被命名为“灯塔”的项目很快就停摆了。1983年,已故电子学家、空间系统工程专家、中国科学院院士陈芳允提出了利用地球同步卫星进行导航定位的设想。3年后的1986年,关于启动国产卫星导航系统的报告得以提交。在随后的8年中,中国科学家开始进行相关的技术研究、理论推演和专项实验。1994年,这一项目得以立项,并被取名为“北斗”。

  在北斗卫星导航系统得以立项的同时,由24颗卫星组成的美国GPS系统已经建成,采用的是4颗卫星的伪距定位原理。如果按照这个原理推演,要满足中国幅员辽阔的区域性定位,“北斗”就需要9~12颗卫星。为了减轻系统负担,中国科学家们开始寻求利用更少的卫星数组建导航系统的办法。最终,陈芳允院士所提出的“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”的方案得以采纳。

  在北斗导航系统建设的道路上,科研人员们曾经遇到了几只不同的“拦路虎”。首先,卫星没有大口径多波束天线技术,用户发射功率需要40瓦以上,无法工程化和实用化,也没有地面数字高程图的技术储备,在无线电技术方面也缺乏相应指导。此外,在中国赤道上空有90颗卫星可选,但是却找不到可放两颗卫星的轨道位置,同时也没有频率可供我国使用。最后,“双星定位”技术有4个不同的使用频率、6种不同的设备,但是却没有一种精确传播时延校正的理论,更没有成熟技术可借鉴。

  按照北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森的话说,“要完成一个复杂的工程,就要解决随之而来的一系列的科技难题。”

  最终,在我国科研人员艰苦的攻关之下,北斗卫星导航系统最终克服了重重困难,成功应用于国防科工等方面。2011年12月27日,我国宣布北斗二号系统试运行,开始向中国及周边地区提供连续无源定位、导航、授时等试运行服务;2012年计划发射6颗组网卫星,并于年底形成覆盖亚太大部分地区的服务能力,提供正式运行服务,精度达到10米;2020年左右,北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

  相较其它全球卫星导航系统,北斗二号系统独到之处就是不仅能够提供定位、导航、授时等功能,而且还提供类似于短信的短报文通信功能。

  按照规划,北斗二号卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

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  行业应用:

  一场“最炫民族风”

  2012年5月16日,第三届中国卫星导航学术年会在广州召开,本届年会的主题是,“走向应用的北斗”。一直以来,作为北斗卫星导航系统的一个推广平台,中国卫星导航学术年会都显得尤为令人瞩目。今年,这一年会以“应用”为出发点,不禁让人们对北斗未来的发展充满期待。

  北斗在应用方面的利好,很大一部分来自于国家政策的推动。2010年10月10日,国务院发布《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,明确提出“积极推进空间基础设施建设,促进卫星及其应用产业发展”。根据媒体报道,在“十二五”规划中,卫星导航已经被列入战略性新兴产业之一。2010年,发改委、科技部等6部委上报《关于加强国家卫星导航系统及其产业化发展管理问题的请示》,并得到批示。同时,包括交通部、农业部、林业部在内的8部委和6个地方政府都出台了强制或鼓励发展卫星导航/北斗系统的“十二五”规划细则等。

  到目前为止,北斗卫星导航试验系统在交通运输、通信、电力、金融、气象、海洋、水文监测等各个领域都已经拥有了一些成功案例。在2008年南方的冰冻灾害、四川汶川的抗震救灾以及青海玉树的抗震救灾中,北斗卫星导航系统发挥了巨大的作用。

  沿海各省很多渔船都已经配备上北斗接收机。通过应用北斗卫星导航系统,渔民在茫茫大海上可与陆地进行及时联系互动,渔船遭遇故障时可发出信号开展自救、互救,发生海上边界纠纷时也可以得到证据支持。与此同时,凭借北斗卫星导航系统独特的免费短报文通信服务,通过绑定手机短信,解决了渔民长期在海上生活的精神需求,方便与家人进行短信聊天、交流。

  第三届中国卫星导航学术年会组委会提供的北斗海洋渔业应用资料显示,海洋渔业目前已经成为北斗民用规模最大的行业。如今,北斗海洋渔业综合信息服务的海上用户量已达3万;已开通北斗终端与手机短信息互通服务的手机用户超过7万,短信量月高峰可达70万条。据悉,以北斗系统为基础建构的北斗海洋渔业综合信息服务网络,目前已经成为实现多网合一的渔船船位集中服务管理平台:向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、政策发布、渔船出入港管理等服务;向海上渔船提供导航定位、遇险求救、航海通告、增值信息(如天气、海浪、渔市行情)等服务;提供船与船、船与岸间的短信息互通服务等。

  除此之外,北斗卫星导航系统还将在交通运输系统开展“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”,以现有全国重点营运车辆联网联控系统为基础,集中开发相关应用系统和组织安装兼容北斗的车载终端。据悉,这一示范工程将会在交通运输部和天津、河北、江苏、安徽、山东、湖南、宁夏、陕西、贵州 9省区市交通运输厅(局)开展,并在示范成功后将该技术在全国交通行业进行推广。

  在北斗为国家政策和行业应用提供支持的同时,信息产业也在“助推”着北斗的发展。目前,中国移动TD-SCDMA已经在时间同步上开始支持北斗导航系统,摆脱了对美国GPS全球卫星定位系统的依赖。

  北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示:“十二五期间,中国卫星导航企业产业增速将高达30%左右。保守估计,2020年,中国卫星导航产业产值将达到4000亿元人民币。”

  众里“掘金”千百度

  尽管围绕“北斗”的民用产业链才刚刚起步,然而,这一片市场的巨大商机已经让不少供应商开始“蠢蠢欲动”。这些供应商中,既有早已开始在国防军工方面进行投入的“老将”,也有刚刚才进入这一阵营的“新兵”。来自媒体报道称,国家发改委、财政部已经下发有关通知,实施卫星及应用产业发展专项工作,重点支持北斗兼容导航位置服务等板块。对于入选项目,国家将根据项目具体情况适当安排研发补助资金,被选为卫星应用专项的项目,国家将根据项目具体情况适当安排研发补助资金,补助资金原则上40%补贴研制单位,60%补贴应用单位。

  特别让人感到欣喜的是,在这条产业链上,从技术研发,到每一个部件的生产,再到最终的系统集成,全部都已经实现了国产化。

  中国科学院院士孙家栋此前在接受媒体采访时曾表示,北斗导航在民用化的过程中一定要让用户觉得方便可靠。他认为,北斗导航终端产品一方面要加强和GPS的联系,同时也不能影响到北斗系统的独立自主,“让我们的用户机既可以接受GPS的信号,又能接受北斗的信号,两个信号可以同时综合使用,以提高精度。这种芯片要靠我们自己开发,别人是不可能给你开发的。”

  作为北斗平台供应商,合众思壮市场公关部总监孙颖也表达了相同的观点:“北斗、GPS以及GLONASS,是互为补充的,而非绝对竞争。应用范围和普及程度取决于用户需求,对于中国的特殊市场和专业市场,出于安全和稳定性的考虑,在北斗系统健全完善后会有很好的应用前景。对于大众消费市场,北斗和GPS互相兼容,会提供给用户多元化的选择,用户既可以选择北斗或GPS单系统信号,也可以双系统组合,比如说选择两颗GPS卫星和两颗北斗卫星组合定位。”

  由此,支持北斗与GPS“双模”,乃至“三模”,成为北斗导航民用化的主旋律。如今,双系统(北斗/GPS)定位模块、三系统(北斗/GPS/GLONASS)芯片、双系统板卡(包括卫星接收及高精度授时)、双系统车载导航终端与手持机等各类北斗核心部件与终端产品正在逐渐见诸于市场之中。合众思壮所推出的UGB-2PT 双系统卫星导航定位模块更是将价格直接定在了199元,使得北斗民用化从成本上成为可能。

  “随着相关产品在市场上普及,价格还会逐渐下降。”孙颖表示。

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  北斗卫星导航系统主要部件

  北斗导航 满城 尽是“概念股”

  在北斗导航系统上下游产业链的厂商中,活跃着不少“概念股”。作为我国北斗导航系统的“生力军”,这些“概念股”无论是在技术研发实力,还是在业务规模方面,都足以称得上是这一领域的佼佼者。

  海格通信副总经理杨炜岚认为,未来两到三年内,北斗系统将进入民用化、产业化的爆发期。将这些涵盖卫星通信、芯片研发、系统集成等方面的“概念股”汇总梳理,能够有助于我们更清晰地了解北斗导航这片市场。

  国腾电子

  (股票代码:300101)

  成都国腾电子技术股份有限公司成立于2003年6月,主要产品包括北斗卫星导航应用关键元器件、特种行业高性能集成电路、北斗卫星导航终端及北斗卫星导航定位应用系统。国腾电子拥有从天线、芯片到终端、系统运营的全方位北斗导航产品和解决方案。

  北斗星通

  (股票代码:002151)

  北京北斗星通导航技术股份有限公司成立于2000年,目前拥有3个事业部,6个控股子公司,3个参股公司,员工人数超过1000人,经营卫星导航、光电导航、惯性导航、运营服务、汽车电子等产业,覆盖包括国防装备、海洋渔业、测量测绘、气象监测、精细农业、港口码头、变形监测等领域。同国腾电子一样,其产品同样涵盖北斗导航产业链的各个环节。

  合众思壮

  (股票代码:002383)

  北京合众思壮科技股份有限公司成立于1994年,拥有测绘与地理信息、北斗导航与电子工程、空间数据应用、大众导航以及位置服务五大业务板块。目前,合众思壮在北斗核心部件(芯片、板卡、模块)、用户终端(车载机、手持机)以及运营服务(中国位置服务平台)方面都拥有相关产品和解决方案。

  华力创通

  (股票代码:300045)

  北京华力创通科技股份有限公司2010年1月在深圳证券交易所挂牌上市,拥有卫星导航、信号处理、仿真测试和天线技术四个事业部及控股子公司“北京华力天星科技有限公司”。在北斗导航产业链上,华力创通拥有包括模拟器、传感器以及接收机终端等产品。

  盛路通信

  (股票代码:002446)

  广东盛路通信科技股份有限公司成立于1998年,拥有近千名员工。公司产品主要为天线、射频有源设备、射频无源器件等,其中,微波天线是其增长的最大动力。2011年,盛路通信收购朗赛微波,涉足北斗天线制造、导航器件等产品领域。

  海格通信

  (股票代码:002465)

  广州海格通信集团股份有限公司的前身是1956年始创的广州无线电厂,2000年7月20日其注册成立广州海格通信有限公司,2005年7月20日增资注册成立广州海格通信产业集团有限公司,主要聚焦于军工通信以及导航领域。2012年,海格通信建设和运维了“广州市公务用车使用管理信息系统”,这一系统由北斗车载终端设备和中心管理平台组成。

  数字政通

  (股票代码:300075)

  北京数字政通科技股份有限公司主要从事电子政务和GIS应用平台的开发和推广工作,为政府部门提供GIS、MIS、OA一体化的电子政务解决方案。其专注的领域是各级政府(部、省、市、区、县政府)的公用电子政务平台以及城管、国土、规划、建设、市政、房产等政府主管部门的专用电子政务管理信息系统。

  超图软件

  (股票代码:300036)

  北京超图软件股份有限公司成立于1997年,主要从事GIS平台软件与相关解决方案的开发。基于北斗导航,超图软件研发了北斗车载导航系统、北斗终端导航系统、基于TD的移动指挥信息系统等产品,涵盖北斗导航应用、应急减灾应用、车辆监控应用、车辆联网应用、野外测绘调查、城市地理信息共享平台等领域。

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  北斗二号导航定位卫星发射时间轴

  2007年4月14日4时11分,第一颗北斗导航卫星(M1)被送入太空。

  2009年4月15日,第二颗北斗导航卫星(G2)由长征三号丙火箭顺利发射,位于地球静止同步轨道。

  2010年1月17日,西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭发射第三颗北斗导航卫星(G1)。

  2010年6月2日夜间,第四颗北斗导航卫星(G3)被成功送入太空预定轨道。

  2010年8月1日5时30分,第五颗北斗导航卫星(I1)“升空”,这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。

  注:地球同步轨道(geosynchronous orbit)又称24小时轨道,指卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期(23小时56分4秒),且方向亦与之一致,卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变。

  2010年11月1日0时26分,第六颗北斗导航卫星(G4)进入太空。

  2010年12月18日4时20分,2010年所发送的最后一颗北斗卫星——第七颗北斗导航卫星(I2)发射成功。

  2011年4月10日4时47分,第八颗北斗导航卫星(I3)被成功送入太空预定转移轨道。这是“十二五”期间的首次航天发射。

  2011年7月27日5时44分,第九颗北斗导航卫星(I4)被送入太空。

  2011年12月2日5时07分,第十颗北斗导航卫星(I5)在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭成功送入太空预定转移轨道。

  2012年2月25日0时12分,第十一颗北斗导航卫星(G5)在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭成功送入太空轨道。

  2012年4月30日,北京时间凌晨4时50分,中国在西昌卫星发射中心成功发射“一箭双星”,用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统首次采用“一箭双星”方式发射导航卫星,也是中国首次采用“一箭双星”方式发射两颗地球中高轨道卫星。


关键字:北斗

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0621/article_13077.html
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