2020北斗之年：獨立自主北斗三號部署全面收官征途面向星辰大

2020-12-31 20:49:22來源：中國科技新聞網

中國科技新聞網12月31日訊（張劭逸） 2020年，我國自主建設、獨立運行的北斗三號全球衛星導航系統正式開通。從雙星定位到啟動設計、從試驗驗證到區域組網，再到覆蓋全球，中國始終堅持自主建設、發展和運行北斗系統。目前，北斗已進入國際民航、國際海事、國際移動通信等多個國際組織標準，讓全球用戶享受到更優質、精準的服務。

近年來，我國北斗系統從無到有，從當年被歐美技術封鎖，到今天核心部件100%實現國產化。如此偉業，中國是如何一步步建立起來的呢？

從無到有建立“天空之城”

在我們的傳統認知里，北斗是由天空中的天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開陽、瑤光這七顆星組成，北斗星在不同的季節和夜晚不同的時間，出現于天空不同的方位，所以古人就根據初昏時斗柄所指的方向來決定季節。

由此，中國自主研發建設的全球衛星導航系統也被賦予了這一傳統而詩意的名字——北斗。

北斗一出，世界矚目。目前在全球范圍內，能夠被稱為「全球系統」的，只有中國的北斗、美國的GPS、俄羅斯的GLONASS，還有歐盟的伽利略系統。可以說，一個完善的衛星導航系統是一個國家綜合實力的最佳展示。

需要指出的是，北斗的建設過程非常漫長，組網目標的完美實現也是幾代北斗人接續奮斗的結果。

1994年，北斗衛星導航系統啟動建設，2000年年底北斗一號系統建成使用，開啟了我們俗稱的北斗三步走的第一步。

第二步為北斗二號。它由14顆衛星組成，有30多個地面站。我們在2012年的12月27號正式宣布向亞太地區提供十米級的定位、測速、授時等功能。

第三步是北斗三號，也就是真正意義上的北斗全球系統。這項工作是從2009年開始啟動。去年的11月5號，我國發射了第一組北斗三號雙星，1月12號發射的是第二組。今年6月23日，我國北斗三號全球衛星導航系統第五十五顆，也就是最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。我國提前半年全面完成北斗全球衛星導航系統星座部署。

從北斗二號到北斗三號，不僅僅是衛星數量的增加，而是將服務區域從局部擴展到全球，在空中織成一座叫做北斗的天空之城，并實現與GPS、GLONASS和伽利略的兼容互操作。此外，精度也從區域系統的10米精度提升到了2.5-5米。

7月31日，中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航——中國北斗正式開通，登上世界舞臺，站在了航天強國的“第一梯隊”。

千錘百煉技術引領全球

那么，與世界其他衛星導航系統相比，中國“北斗”有哪些值得關注的點呢？

首先，與其他全球衛星導航系統采取單一軌道星座構型相比，北斗系統的混合星座獨樹一幟。

美國的GPS和歐洲的伽利略都是地球中遠軌道衛星，而北斗是由GEO、IGSO和MEO混合的星座。它既能實現全球覆蓋，同時由于部分衛星定點在中國國土上空，因此能夠為本土提供更高精度、更好性能的服務。

其次，早在北斗一號時期，中國就在國際上首次實現了地球靜止軌道衛星提供導航定位服務。在此基礎上，北斗二號系統在國際上首創以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛星為骨干，兼有中圓軌道衛星的混合星座。北斗三號系統進一步將“混合星座構型”發揚光大，建成擁有24顆中圓軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星、3顆傾斜地球同步軌道衛星組成的全球系統，為建設全球衛星導航系統提供了全新范式。

北斗三號衛星配備了更高精度的氫原子鐘和銣原子鐘。時間是定位的基準，星載的時頻就是導航衛星最根本的指標。我們都知道，機器表的時間是有誤差的，每一天可能會偏差一秒。石英表可能好一點，每一天偏差在0.1秒。而銣原子鐘每一萬秒的偏差在十乘以負十四次方，氫原子鐘精度更高，萬秒偏差在十乘十的負十五次方秒。因此氫原子鐘和銣原子鐘的配備可以讓誤差控制在最小范圍。

北斗除了應有的扎實“基本功”，還擁有自己的“獨門絕技”。例如其短報文通信功能，開創了通信導航一體化的獨特服務模式。其在全面兼容北斗二號系統短報文通信服務的基礎上，區域短報文發送能力從120個漢字提高到1000個漢字，支持用戶數量從50萬提高到1200萬，而且能實現40個漢字的全球短報文通信。此外，北斗三號系統還可提供星基增強、國際搜救、精密單點定位、地基增強等多樣化服務。

值得一提的是，經過400多家參研參試單位30余萬人的不懈奮斗，北斗系統全面實現了關鍵器部件百分百國產化。中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其介紹說：“攻克關鍵核心技術，實現自主可控，實現北斗三號核心器部件國產化率百分之百。這標志著北斗導航擺脫了被別國“卡脖子”的境地。

展望未來征途星辰大海

北斗三號全球系統全面建成并投入服務，不是中國問天征程的結束，而是北斗走向星辰大海的開始。

“北斗”的用途遠不止如今的車輛導航、手機定位、電子地圖。由于智能產業與時空信息密切相關，能提供位置和時間信息的衛星導航技術必將被用于智能網絡、智能傳感、智能交通、智能通信、智能物流、智能社區、智能電網等所有智能產業中，并形成各種前所未有的新型商業模式。

空氣中，行蹤不定的污染物被納入環境監測信息系統，從此將逃不過北斗的“慧眼”；田地間，通過北斗系統與農業器械的配合，可實時掌握耕種深度、行距等信息，令作業效率提高50%，產量提高5%-8%；還有國境線上，山高、林密、谷深的惡劣環境導致通訊設施無法全部覆蓋，而邊防官兵們憑借北斗系統，依然可以及時、穩定地傳遞信息。

兩院院士李德仁，長期從事遙感、全球衛星定位和地理信息系統為代表的地球空間信息學的教學研究，他曾接受中國科技新聞網專訪表示，北斗未來要做到無處不在，做“泛在的PNT”。他表示目前北斗和GPS定位還有一定局限性：“信號進不了房間，進不了地下，進不了海洋的水下。所以下一步，室內室外，海面，水下，甚至于高空，PNT想要做的是無處不在，這是我們未來的方向。”

北斗團隊始終積極參與國家綜合時空體系建設論證，向著用科技創新推動北斗成為世界最先進的衛星導航系統的遠大目標邁進。

“北斗的應用，只受到想象力的限制。”北斗人自信且自豪的話語，更昭示著一個更加智能、更加便捷、更加美好的未來。

關鍵詞： 2020北斗之年：獨

責任編輯：hnmd003