我国北斗导航系统性能比肩GPS 2020年覆盖全球

2014-05-20 23:25:04来源: 南京日报
    无论身在何处,它总能准确定位;要去哪里,它也可以详细指引最佳路线,避免走弯路……这就是日益方便人们生活的导航系统。在防灾救灾、国防等国家安全领域,导航的作用更是举足轻重。

继美国、俄罗斯建设全球卫星导航系统之后,我国自主研发、独立运行的北斗卫星导航系统,已实现亚太地区信号全覆盖。按照我国卫星导航建设的总体部署,到2020年,北斗信号将覆盖全球,届时,可以为全球提供服务。

在日前举办的南京科协大讲堂报告会上,来自解放军理工大学通信工程学院天基信息教研中心主任、卫星通信与导航江苏高校协同创新中心主任、博士生导师李广侠教授,详细解读了北斗的成长历程。

拥有自己的卫星导航系统更加安全

目前全球共有4套卫星导航系统,分别是美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、中国北斗和欧洲“伽利略”。其中美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”已建成投入使用,中国北斗、欧洲“伽利略”仍在建设阶段。

令人们疑惑的是,可以使用美国GPS,为何还要建设其它导航系统呢?

李广侠对此表示,卫星导航系统是重要的空间基础设施,能为人类带来巨大的社会经济效益。尽管美国GPS无间断地为全世界提供民用导航信号,并默许免收使用费,但是卫星导航作为军民双重属性的重大基础设施,对国家经济安全、国防军事以及国际地位等重大战略利益都具有重大而广泛的影响,一旦出现紧急情况或重大利益冲突,无论国防军事还是经济社会安全都将受到掣肘,甚至胁迫。届时如果过度依赖以GPS 为主的授时领域,诸如电力、金融证券、移动通信等重要系统,会因无法获得统一时间而导致工作混乱甚至瘫痪;交通运输、人员等或因无法获得准确的定位服务,而无法满足出行需求。此外,大批军队集结部署也会出现问题,精确制导武器将失去明亮的眼睛,这些都将对国家利益造成惨重影响。因此,建设中国自己的卫星导航系统,是基于国家的重大战略需求和长远发展做出的重要决策。

我国北斗的研发始于1983年,这一年,我国空间系统工程专家、中国科学院院士陈芳允首次提出利用两颗地球静止轨道通信卫星实现区域快速导航定位的设想。1994年,我国启动北斗卫星导航系统建设,目标是提供“独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠”的卫星导航服务。2010 年6 月,随着第4颗北斗导航卫星升空,我国正式宣布自主研发的北斗定位系统进入了密集的空间组网阶段。现在,我国已有14颗北斗导航卫星在轨运行,而且已于2012 年开通了对亚太地区的卫星导航定位服务,并将在2020 年达到卫星信号覆盖全球。

“我国的北斗卫星导航系统提供民用服务虽然起步较晚,但有后发优势。”李广侠说,像在渔业的应用上,我国的很多渔船都装备了北斗终端,当渔民出海作业时,渔民和渔政管理部门都能知道渔船的精确位置,遇到紧急情况,渔民向北斗卫星发送短报文,渔政部门接收后可以及时采取营救措施。

北斗卫星导航基本原理是多球交汇

作为继美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”之后第三个成熟的卫星导航系统,北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户端组成,现已初步具备了全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,而且还具有短报文通信能力。

那么,北斗导航的基本原理又是什么呢?李广侠介绍说,在古代,猎人们没有导航知识,走到森林里时,他们会做很多记号,返程时通过这些记号回来,这就是最原始的导航方式。后来人们改用地图、航标、地形以及星辰、天象、罗盘等确立方位。现代研发的北斗导航系统,采用的是多球交汇原理,就是通过围绕地球转动的卫星,发射无线电信号,用户机接收到信号之后计算出该点与卫星的距离,再根据方程和卫星的位置计算出用户的精准位置。

导航的科学构成依然极其复杂。李广侠说,卫星在大气层之上,无线电信号要通过电离层和大气层,这就不得不考虑各种因素对信号的影响;人生活在地面上,可能还有楼房等固体物体遮盖;人们生活在电磁场当中,有很多高压线,都可能产生干扰,要考虑这些障碍物的影响。此外,导航还要考虑频率、信号捕获、时钟精度和稳定性等问题,是一个极其复杂的科学工程。

2020年前,将有30多颗北斗卫星覆盖全球

我国北斗现已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生了显著的经济效益和社会效益。

在北京奥运会和汶川、舟曲抗震救灾中,北斗都发挥了重要作用。

2008年5月12日,汶川大地震时重灾区的通信完全中断,当晚22时,首批武警官兵到达灾区。他们通过“北斗导航定位卫星系统用户机”为地震重灾区发出了第一束生命之光;5月13日,一支携带了北斗终端机的部队,从中午12时开始,沿着马尔康、黑水、理县到汶川的317国道一路急行,进入汶川地区,北斗导航定位卫星架起了救灾现场和后方指挥部之间的急救联机,路途中他们把侦测到的灾情准确的发给了救灾指挥部,使指挥部能够在第一时间获知部队距离震中的准确位置和灾区的情况。

北斗仍在不断地完善,李广侠介绍说,现在的北斗已具备了与GPS精度相当的全天候快速定位和授时功能,无需其他通信系统支持即可实现定位和通信,可为中国及周边国家和地区提供24小时全天候无盲区服务。北斗导航系统还具有适合集团用户大范围监控与管理,及无依托地区数据采集和传输的应用设计;适合关键部门使用的高强度加密及独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计等。值得一提的是,北斗导航终端与美国的GPS、欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”相比,最具特色的是它的短信功能,每条能发送120个汉字。

李广侠表示,未来的北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的大型航天系统,技术复杂、规模庞大。今后在国家安全行业将最先普及北斗导航,以保障国民生产、生活的安全和稳定。通过各方面规模性应用示范,北斗还将逐渐普及到大众消费类市场,最终成为与GPS 并驾齐驱的全球卫星导航系统,它不仅能创造非常可观的经济产值,还将对维护我国国家安全、推动经济社会和科技文化全面发展提供重要保障。

第五届中国卫星导航学术年会21日在宁召开


5月21日至23日,由中国卫星导航系统管理办公室主办、南京市政府支持的“北斗——创新 融合 共享”2014年第五届中国卫星导航学术年会将在南京国际博览中心召开,届时中科院院士、探月工程总设计师、国家最高科技奖得主孙家栋,中科院院士、中国载人航天工程副总指挥沈荣骏,中科院院士、人造卫星轨道动力学专家李济生,中科院院士刘经南、杨元喜等国内外航天领域的专家学者将云集南京,共话“北斗”的技术未来与发展。

另悉,5月26日,省、市科协等单位还将联合邀请中国卫星导航系统管理办公室研究员郭树人,在南京科技馆作题为《北斗卫星导航发展历程与启示》的主题报告。

关键字:北斗导航系统  2020  GPS

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0520/article_33477.html
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