科學(xué)家與媒體記者暢談中國(guó)的“北斗”

2011年中國(guó)科協(xié)第一期“科學(xué)家與媒體面對(duì)面”活動(dòng)聚焦“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成。空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國(guó)GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐洲“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。

2000年，首先建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后的世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。特別是在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺⒈倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士、衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的權(quán)威專家楊元喜院士、劉經(jīng)南院士、李祖洪研究員、譚述森研究員做客“科學(xué)家與媒體面對(duì)面”活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，與媒體記者暢談“中國(guó)的北斗”。全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)、中國(guó)科協(xié)主席韓啟德院士參加活動(dòng)，并與專家、記者互動(dòng)交流。

一、中國(guó)的北斗，世界的北斗

楊元喜院士：我們行人借助地圖，飛機(jī)利用無線電、航標(biāo)導(dǎo)航，艦船利用無線電、航標(biāo)、天文進(jìn)行導(dǎo)航，汽車?yán)酶鞣N衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)在導(dǎo)航。所以，我們的日常系統(tǒng)離不開導(dǎo)航。汽車變成我們的代步工具，當(dāng)你到一個(gè)陌生的地方，不僅需要衛(wèi)星的導(dǎo)航，可能還需要很多參照物。我們其他的載體，比如我們的飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、火車、空中運(yùn)載武器、艦船等等都需要導(dǎo)航。

楊元喜院士：我們生活的地球，地形是極其不規(guī)則的，但我們看到的地圖卻是極其規(guī)則、美麗的。從不規(guī)則的地形到規(guī)則的地圖，最核心的一步要定位，要做控制。

楊元喜院士：中國(guó)的北斗導(dǎo)航，原理就是交匯，兩個(gè)衛(wèi)星的位置，測(cè)一個(gè)點(diǎn)測(cè)不下來，三維測(cè)不出來，我們就加上高程，我們的導(dǎo)航原理就這么簡(jiǎn)單。我們的試驗(yàn)過程解決了國(guó)家當(dāng)時(shí)的急需，解決了有無問題，也為中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，為中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航爭(zhēng)取了國(guó)際地位。

楊元喜院士：孫先生說，中國(guó)的北斗是世界的北斗，中國(guó)的北斗不僅為中國(guó)人作出貢獻(xiàn)，也為世界人作出貢獻(xiàn)。群星璀璨的星空，北斗仍然會(huì)閃出它的光芒。

二、認(rèn)識(shí)北斗

譚述森研究員：中國(guó)北斗起步任務(wù)有三項(xiàng)，一是進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航理論及工程試驗(yàn)；第二，還要滿足用戶定位急需；第三，要確立導(dǎo)航定位體制，把握中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航的命運(yùn)。

譚述森研究員：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)滿足了中國(guó)5000公里×5000公里區(qū)域連續(xù)、實(shí)時(shí)定位要求，滿足了20米定位精度，滿足了既定位又位置報(bào)告，而且響應(yīng)時(shí)間為1秒的要求，這成為優(yōu)于GPS的一大亮點(diǎn)，世界上還沒有超越我們這個(gè)響應(yīng)時(shí)間為1秒的系統(tǒng)。

譚述森研究員語錄：北斗區(qū)域服務(wù)能力將在2012年形成，可以滿足用戶在中國(guó)及部分亞太地區(qū)連續(xù)定位、測(cè)速和位置報(bào)告需要。2020年我們將要形成北斗全球服務(wù)能力，將由35顆衛(wèi)星組成，具有衛(wèi)星無線電定位、衛(wèi)星無線電導(dǎo)航兩種工作體制，成為全球GNSS供應(yīng)商，滿足中國(guó)國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)安全的需要。

三、北斗改變生活

劉經(jīng)南院士：北斗試驗(yàn)系統(tǒng)建成以后，就很快在國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且用戶逐年增加。現(xiàn)在的北斗可以說試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)在科學(xué)上、漁業(yè)中、救災(zāi)中以及國(guó)防領(lǐng)域作出了很大的貢獻(xiàn)，未來將在社會(huì)生活管理、農(nóng)業(yè)、交通以及工程和科學(xué)技術(shù)中作出更大的貢獻(xiàn)。

劉經(jīng)南院士： 在漁業(yè)上面，利用北斗系統(tǒng)的定位來尋找將要到某個(gè)點(diǎn)的魚群，漁船和魚群交匯就可以捕到大量的魚。另外，它還可以確保漁船在海上安全作業(yè)。

劉經(jīng)南院士：北斗系統(tǒng)在汶川、舟曲的救災(zāi)過程中發(fā)揮了很大的作用，北斗有定位和短報(bào)文通信功能，可以及時(shí)把位置報(bào)給救災(zāi)指揮部，當(dāng)災(zāi)害把通信設(shè)施完全破壞后，唯一有用的就是北斗系統(tǒng)。

劉經(jīng)南院士：基于北斗的試驗(yàn)系統(tǒng)還開發(fā)了森林防火系統(tǒng)。在水資源方面它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳遞江河的水溫水環(huán)境，包括水污染的信息，以及在海洋上監(jiān)測(cè)海潮的信息。另外是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，很多高原地區(qū)基于北斗的氣象監(jiān)測(cè)站可將氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到氣象中心，進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，氣象預(yù)報(bào)是要用很廣泛的區(qū)域資料才能得到預(yù)報(bào)的。

劉經(jīng)南院士：作為北斗系統(tǒng)一個(gè)主要的運(yùn)用目標(biāo)就是國(guó)防上的應(yīng)用，基于北斗試驗(yàn)系統(tǒng)建立了北斗面向陸軍的戰(zhàn)場(chǎng)和訓(xùn)練指揮系統(tǒng)。包括戰(zhàn)場(chǎng)精密武器時(shí)間同步協(xié)調(diào)指揮，飛機(jī)、火箭的實(shí)時(shí)位置、軌道的確定，對(duì)我們國(guó)家一些武器試驗(yàn)和改進(jìn)起到了很重要的作用。這是北斗現(xiàn)在已經(jīng)在用的試驗(yàn)系統(tǒng)的一些情況。

劉經(jīng)南院士：在民航航路管理和導(dǎo)航、飛機(jī)著陸等方面北斗都起到關(guān)鍵作用。同時(shí)北斗將在智能交通、路況信息管理、道路堵塞治理、車輛監(jiān)控和車輛自主導(dǎo)航方面有廣泛的應(yīng)用前景。

劉經(jīng)南院士：北斗的實(shí)時(shí)精密定位將應(yīng)用于土地和農(nóng)田的整理和管理，將裝在拖拉機(jī)和收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上以0.1m的定位精度實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的精密耕作。另外，在城市的管理、搜救、安全管理方面，北斗也有很廣泛的應(yīng)用。

劉經(jīng)南院士： 當(dāng)我們建成區(qū)域系統(tǒng)和全球系統(tǒng)以后，北斗的威力將成倍增加，可以和現(xiàn)在的GPS系統(tǒng)發(fā)揮的作用完全一樣。北斗在全球系統(tǒng)布設(shè)完畢以后，將和GPS、俄羅斯的GLONASS以及歐洲的GALILEO一起組成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，就是由四個(gè)星座組成的，現(xiàn)在國(guó)際上把它叫做GNSS，也就是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這樣我們的北斗將具備和GPS完全一樣的功能。

劉經(jīng)南院士：全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，上至航空航天，下至工業(yè)、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活，已經(jīng)無所不在了，正如人們所說的，“GNSS的應(yīng)用，僅受人類想象力的制約”。

四、北斗之路——打造一流全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

李祖洪研究員：導(dǎo)航衛(wèi)星的工作模式：如果按軌道來看，有圓的和橢圓的，有按偏心率來設(shè)計(jì)的軌道。還有按高度設(shè)計(jì)的軌道，比如說低軌，我們通常說LEO，中軌叫MEO，高軌叫GEO，這樣的是按高度來設(shè)計(jì)的。還有按傾角設(shè)計(jì)的，按軌道面跟赤道面交匯的那個(gè)角度來算，傾角是零度的時(shí)候就是赤道軌道，傾角是90度就是極軌道，介于0-90度之間的叫傾斜軌道。

中國(guó)北斗導(dǎo)航軌道是個(gè)特殊的混合軌道，跟剛才大家提到GPS、GLONASS和GALILEO是不同的。中國(guó)北斗導(dǎo)航是有源和無源非常巧妙地結(jié)合起來。

李祖洪研究員：北斗系統(tǒng)的空間段特點(diǎn)，是混合星座。混合星座最外面的是地球靜止軌道的衛(wèi)星，傾斜軌道就是中間那個(gè)綠色的，還有中軌道的，我們叫MEO衛(wèi)星，這是混合星座的特點(diǎn)。

李祖洪研究員：四大全球?qū)Ш较到y(tǒng)，美國(guó)GPS正經(jīng)歷現(xiàn)代化，就是GPS-III，預(yù)計(jì)2025年要完成，到現(xiàn)在為止已經(jīng)打了62顆星了，在天上運(yùn)行的有32顆。俄羅斯GLONASS正經(jīng)歷復(fù)興計(jì)劃，預(yù)計(jì)2020年要把GLONASS-K做完，俄羅斯由于它的特殊原因，打了110多顆衛(wèi)星，而真正投入使用的，組網(wǎng)能夠成功的，滿足24顆衛(wèi)星的，到現(xiàn)在還沒能全部完成。歐洲GALILEO正在部署驗(yàn)證系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2018年部署完成。中國(guó)的北斗， 2012年要覆蓋我國(guó)及周邊地區(qū)區(qū)域的導(dǎo)航服務(wù)，2020年要完成全球的部署。我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)走向世界將面臨國(guó)外GPS、GLONASS和GALILEO的激烈競(jìng)爭(zhēng)，作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心，衛(wèi)星系統(tǒng)空間段面臨諸多挑戰(zhàn)。

李祖洪研究員：第一個(gè)挑戰(zhàn)，部署進(jìn)度的比拼。四大全球系統(tǒng)部署的時(shí)間進(jìn)度是個(gè)重大考驗(yàn)，捷足先登是成功的第一步。GPS在這方面遙遙領(lǐng)先，GLONASS正在恢復(fù)建設(shè)中，GALILEO因?yàn)闅W盟資金的困境，到現(xiàn)在進(jìn)度有所拖延。北斗系統(tǒng)若要搶占市場(chǎng)，在星座部署方面面臨挑戰(zhàn)。 第二個(gè)挑戰(zhàn)，衛(wèi)星性能的競(jìng)爭(zhēng)。導(dǎo)航衛(wèi)星設(shè)計(jì)和研制水平?jīng)Q定著系統(tǒng)的性能，目前北斗衛(wèi)星設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類導(dǎo)航衛(wèi)星水平，在未來發(fā)展中要不斷自主創(chuàng)新，爭(zhēng)取在國(guó)際導(dǎo)航衛(wèi)星研制領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位。第三個(gè)挑戰(zhàn)，系統(tǒng)發(fā)展的博弈。面向未來，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要持續(xù)的發(fā)展建設(shè)，以滿足用戶更高的使用要求；需要國(guó)家持續(xù)的經(jīng)費(fèi)投入、人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)推廣，以確保我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在未來發(fā)展與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

李祖洪研究員語錄：中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將以具備世界先進(jìn)水平的性能進(jìn)入國(guó)際全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的大家庭。我們將以中國(guó)制造的產(chǎn)品來為促進(jìn)世界和諧、文明進(jìn)步作出貢獻(xiàn)！