揭秘北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

“認(rèn)星先從北斗來，由北往西再展開。”小時(shí)候，長(zhǎng)輩們總是教孩子們辨認(rèn)北斗星，只要找到了北斗星，就找到回家的路。

如今，城市的燈光湮沒了星光，許多人開始習(xí)慣于借助GPS系統(tǒng)來確定方向。由美國國防部開發(fā)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在全球獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，已經(jīng)滲透到了我們生活的各個(gè)方面。

雖然兒時(shí)的北斗星光已經(jīng)在記憶里越行越遠(yuǎn)，但一顆新的“北斗星”卻在天空中成長(zhǎng)。2011年12月27日起，我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始在我國及周邊部分地區(qū)試運(yùn)行。

這顆“北斗星”不僅能夠幫助我們確定方向，還能準(zhǔn)確告訴我們自己處在地球的哪個(gè)位置，幫助我們快捷到達(dá)目的地，告訴我們精準(zhǔn)的時(shí)間，甚至還能在沒有信號(hào)的荒僻之地借助衛(wèi)星發(fā)送短信。

定位精度可媲美GPS

2011年底，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)開始試運(yùn)行，我國民用市場(chǎng)擁有了自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，這也意味著我國正式成為繼美國和俄羅斯之后第三個(gè)具有成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

這顆“北斗星”其實(shí)是由10顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組成，在2007年到2011年底陸續(xù)發(fā)射完畢。

據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總工程師孫家棟透露，隨著北斗系統(tǒng)的發(fā)展，其用戶范圍將拓展到國家的電力、金融、通信等各個(gè)領(lǐng)域，與普通百姓的生活密切相關(guān)。

“北斗志在將中國用戶從GPS手中搶回來”，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師李祖洪認(rèn)為，到了2020年肯定每個(gè)人的生活都離不開北斗。

中國社科院國際問題專家葉海林對(duì)此表示，中國這么龐大的經(jīng)濟(jì)圈，擁有了自己的全球定位系統(tǒng)后，就有可能將這一市場(chǎng)奪回來。“但這有一個(gè)前提，就是我們要提供同樣水平的服務(wù)。”

其實(shí)這一點(diǎn)在技術(shù)上并不困難。作為我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗的全球?qū)Ш骄缺绕饘?dǎo)航界的巨頭GPS已經(jīng)不相上下。而在增強(qiáng)區(qū)域也就是亞太地區(qū)，北斗的精度甚至?xí)^GPS。

信號(hào)盲區(qū)能發(fā)送短信

盡管在導(dǎo)航市場(chǎng)地位上一時(shí)還無法超越GPS，但北斗也有自己取勝的獨(dú)門絕技——“短報(bào)文”功能正是一大亮點(diǎn)。

“短報(bào)文”與目前的手機(jī)短信功能相類似，用戶可以通過終端發(fā)送一條長(zhǎng)度為120個(gè)字的信息，向外界告知位置。這在手機(jī)信號(hào)穩(wěn)定的城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)可能意義不大，但對(duì)經(jīng)常出沒于荒僻之地的“驢友”們來說，可謂大福音。

2011年9月30日，一個(gè)14人戶外登山團(tuán)隊(duì)違規(guī)進(jìn)入四川四姑娘山景區(qū)海子溝，連續(xù)12天都無法和外界取得聯(lián)系，當(dāng)?shù)亟M織數(shù)批搜救隊(duì)進(jìn)山搜尋，但始終無功而返。直到“失蹤”14天之后，這批驢友才走出信號(hào)盲區(qū)。

當(dāng)然，北斗并不只為“驢友”們量身定做。在汶川地震搜救時(shí)，北斗就曾經(jīng)大展身手。

在川西北通信信號(hào)遮蔽干擾嚴(yán)重的復(fù)雜環(huán)境中，美國的GPS只能顯示終端位置信息而無通信功能，而衛(wèi)星移動(dòng)電話雖可實(shí)現(xiàn)語音通信，但不具備定位導(dǎo)航功能。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)具備空間定位、時(shí)間基準(zhǔn)授時(shí)和短報(bào)文通信功能，解決了搶險(xiǎn)救災(zāi)應(yīng)急指揮中的定位與通信難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在救援期間，搜救部隊(duì)用北斗發(fā)了74萬條短信，為地震救援搭建了一個(gè)既能顯示位置信息又能保持調(diào)度信息傳遞順暢的指揮平臺(tái)。

“十八般武藝”樣樣精通

除了獨(dú)特的短信功能能夠在救援方面大顯身手外，北斗還有諸多功能，給科學(xué)研究、社會(huì)管理和日常生活提供了便利。北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)最早從事衛(wèi)星導(dǎo)航定位業(yè)務(wù)的專業(yè)化公司之一，占據(jù)了北斗民用60%以上的市場(chǎng)份額。

該公司相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，北斗目前最大的民用領(lǐng)域是海洋漁業(yè)，應(yīng)用終端在海洋漁業(yè)領(lǐng)域已形成規(guī)模，入網(wǎng)用戶已過萬戶。他介紹，北斗能夠有效幫助對(duì)漁船實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控、應(yīng)急救援和防臺(tái)救災(zāi)。北斗在海洋漁業(yè)的應(yīng)用還包括為漁船發(fā)布天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警，提供漁業(yè)信息等。

北斗系統(tǒng)用戶端之一是高精度測(cè)量接收機(jī)，這個(gè)接收機(jī)非常敏感，它能感受到厘米級(jí)以下的變形，一輛重型卡車從大橋上駛過，橋梁變形多少？這微小的變形，通過肉眼肯定無法判斷，而高精度測(cè)量接收機(jī)則可以精確地告訴你。

北斗星通公司的上述負(fù)責(zé)人還介紹，北斗還能管“公車私用”。凡是裝了“北斗”系統(tǒng)的公車，在節(jié)假日的時(shí)候都是放在單位里面的。比如在周六、周日，有人要開公務(wù)車，車內(nèi)系統(tǒng)會(huì)提醒“今天是休息日，如果要使用的話要辦理手續(xù)”。而且車啟動(dòng)之后，監(jiān)督系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成信息發(fā)給監(jiān)督系統(tǒng)的管理員。

授時(shí)，即向地球報(bào)告最精確的時(shí)間，是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所能提供的主要功能之一。一旦GPS授時(shí)出現(xiàn)問題，我國的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)、電網(wǎng)都將受到極大的影響。打破了GPS壟斷，通過自主設(shè)備授時(shí)具有國家安全層面的重大意義。

目前，一些企業(yè)研發(fā)的授時(shí)機(jī)可以達(dá)到幾十納秒的精度，這樣在手表里安裝相關(guān)的芯片即可實(shí)現(xiàn)通過北斗來授時(shí)。“北斗手表”的時(shí)間精度在千萬分之一秒，且永遠(yuǎn)不需要校時(shí)。

GPS在問世的近30年里積累了大量的空間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而其中最重要的太陽光壓變化對(duì)于衛(wèi)星所產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)，已經(jīng)建立起數(shù)據(jù)模型。“而中國的北斗系統(tǒng)還處于起步階段，還需要在摸索中前進(jìn)。”北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師譚述森表示。

中國全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)咨詢中心主任曹沖則指出，北斗導(dǎo)航不會(huì)取代GPS，而是與之互補(bǔ)。兼容北斗和GPS的終端，類似于“一機(jī)雙卡”的手機(jī)，可在一臺(tái)導(dǎo)航儀上自動(dòng)切換，從而提高定位精度。