6月23日上午,中國北鬥三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星成功發射。
從2000年發射首顆北鬥導航試驗衛星算起,20年間,中國用44次發射,成功將59顆北鬥導航(試驗)衛星送入太空,成功率達100%。20載光輝歲月,中國完成了北鬥一號、北鬥二號、北鬥三號3代系統建設。北鬥衛星導航系統徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面,鑄造了「中國靈魂」,終成「大國重器」。
但你對這個大國重器了解多少?北鬥收官又有何意義?對你我生活影響幾何?一文帶你了解。
北鬥是什麼?
有網友可能會說,「北鬥是個導航系統,和GPS差不多」。
其實,這只是我們印象中被簡化了的「北鬥」。中國北鬥衛星導航系統,是我國著眼於國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的重要國家空間基礎設施,也是全球第三個成熟的全球衛星導航系統,可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。
我們說的北鬥一號、二號、三號,都是多個衛星組成的定位系統。
借用北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風委員的話說:
北鬥系統是我國迄今為止規模最大、覆蓋範圍最廣、性能要求最高的巨型複雜航天系統。經過幾代北鬥人的不懈努力,探索出一條符合中國國情的「三步走」發展道路,為世界衛星導航發展貢獻了「中國方案」。北鬥系統攻堅克難,用20多年走完其他全球衛星導航系統40多年的發展之路,充分彰顯了「中國智慧」。北鬥系統集定位導航授時、星基增強、精密定位、地基增強等多種功能於一體,實現實時米級、分米級、釐米級的導航定位增強服務能力,提供了「中國精度」。
北鬥收官發射有哪些意義?
北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風表示,本次發射是北鬥三號全球衛星導航系統的收官之作,有著非常重大的意義,意味著中國北鬥系統「三步走」戰略全部實現。
按照「三步走」計劃,2000年,我國建成了北鬥一號系統,為我國用戶提供服務;2012年底,我國建成了北鬥二號系統為亞太地區用戶提供服務。2017年11月,北鬥三號首組雙星成功發射,北鬥系統進入全球化時代。北鬥三號系統完成組網,圓夢全球,「中國的北鬥」真正成為「世界的北鬥」,為全球用戶提供高精度服務。在「三步走」發展戰略中,中國創新採用了GEO/IGSO/MEO三種軌道混合星座,以最少衛星數量實現區域服務,支持邊建邊用、以用促建,在實現服務全球的同時,還可以實現區域增強。
此外,在亞太地區,通過使用三種軌道衛星,用戶能同時享用到中、高軌道導航衛星服務,衛星仰角高,抗遮擋能力強,在多層立交城市峽谷、樹木遮蔽的環境,用戶仍可獲得連續導航服務,提升了衛星服務的精度、連續性、可用性。在亞太低緯度地區,北鬥導航精度不亞於美國GPS,在全球範圍也是處於領先地位。
有了GPS,為何還要自建北鬥?
目前,中國北鬥衛星導航系統(BDS),美國的全球定位系統(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)、歐洲的伽利略(GALILEO)是聯合國衛星導航委員會認定的四大供應商。
北鬥三號工程衛星總設計師謝軍表示,衛星導航系統是一個國家重要的空間基礎設施,甚至是基礎設施中的支撐和基礎。如果用國外關鍵技術,採購國外核心產品,一旦被斷貨,系統就無法長期穩定運行下去。
王博說,在國計民生很多重要行業裡面,導航系統提供的時空基準不可或缺。精確的時空基準,可以說是一個國家的戰略資源,通信、電網、金融等行業,都需要導航衛星的精準的定位和授時功能。
對於國防安全來說,導航衛星也尤為重要,在保衛國家安全的時候,很多武器裝備的制導、導航都離不開衛星。所以,有了GPS等其他導航系統以後,我們仍然堅持建設自己的北鬥系統,這是北鬥的戰略意義。
中國北鬥相較其他三大系統,有哪些獨特優勢?
北鬥衛星導航系統工程總設計師楊長風表示,中國發展北鬥衛星導航系統有一個理念:中國的北鬥、世界的北鬥、一流的北鬥。北鬥系統是按照服務全球、造福人類的全球系統來建設的,為全球提供集多種功能於一體的免費服務能力,如果使用手機等終端的增值服務有些是要收費的,但作為系統為全球提供的服務是免費的。
短報文是北鬥特有的功能,從北鬥一號一直延續到北鬥三號系統。
導航衛星和通信衛星是兩類衛星,但北鬥導航衛星上卻附加了通信功能。中國衛星導航定位協會副秘書長王博介紹,北鬥用戶利用終端,不僅可以知道自己的位置,還可以通過短報文將自己的情況告訴他人。
在有行動網路覆蓋的地區,這一功能似乎雞肋,但在大量尚未有網絡覆蓋的地區,如沙漠、遠洋、深山、森林等,就必須要依靠衛星通信。一般衛星通信比較昂貴,北鬥短報文則成本低廉,且附加在導航終端裡,更為便利,在應急救援、遠洋漁業等領域得到有效應用。
如今,北鬥三號的短報文通信能力顯著提升,從一次發送120個漢字提升到一次1000多漢字,還可發送圖片等信息,應用場景更為豐富。
除了短報文,北鬥系統還有多種特殊應用,另一個例子是國際搜救。
北鬥三號系統的6顆MEO衛星上,裝有搜救載荷,可以與其他全球衛星搜救系統一起,為全球用戶提供搜救服務。「舉個例子,漁船在作業過程中遇到惡劣天氣遇險,搜救終端在觸水之後會自動把搜救信號發到衛星上,衛星會把這些信息轉發到地面系統,地面系統可以快速計算出遇險者的位置,告訴附近的救援力量快速開展搜救工作。」北鬥衛星系統總師林寶軍此前介紹。
這項服務是按國際衛星標準,與其他國際衛星搜救系統聯合開展的一項免費公益性服務,主要用於水上、陸地、空中遇險目標的定位和救援。
北鬥有哪些技能?對你我影響幾何?
定位、導航、授時、短報文這是北鬥最基礎的功能。現在北鬥系統不僅已廣泛用於交通運輸、基礎測繪和搜救打撈等領域,還正在金融、通信、電力、工程勘測、精準農業、資源調查、地震監測、公共安全、應急救災、全球搜救和國防建設等許多方面大顯身手。就拿最近的「618」來說,北鬥也在智慧物流方面也發揮著重要作用。
工程建設利器
「北鬥」系統可為建築、挖掘、路基、規劃設計、物理勘探、石油鑽探和地殼運動監測等許多工程提供高精度定位,因此能大大提高工程建設的生產力,並提升相關活動的精度和效率,比傳統測量方法的效率高3倍以上。
比如,應用該技術已使道路、橋梁的建設精度達到毫米級,大大提高了隧道、地鐵等重要交通基礎設施的測量與建設精度,降低了建設成本。最簡單的例子是:蓋高樓時,用「北鬥」終端可隨時測量樓房歪不歪。
助力精細農業增產
導航衛星的精確定位功能可廣泛用於農場規劃、田間測圖、土壤取樣、拖拉機引導、作物田間檢測和播種速度選擇以及肥料、殺蟲劑和產量檢測系統等。
它能夠提升農藥、除草劑和肥料使用的精度,同時更好地控制化學物質的擴散,從而降低成本、擴大產量。據估計,衛星導航技術帶動的平均增產可以達到10%,平均成本能夠降低15%。
海洋漁業的幫手
漁業是「北鬥」衛星導航系統應用最早也最為廣泛的行業之一。安裝了「北鬥」用戶機,不僅可以為船隻導航,還可以通過「北鬥」獨有的短報文通信技術,報告船隻位置和船上人員的情況。我國已經有約10萬艘出海漁船安裝了「北鬥」用戶機。
我國已通過「北鬥」先後向漁民發送了數萬次熱帶氣旋等危險氣象信息警報,救助了多艘漁船、漁民、病人等,累計救助1萬餘人,有效避免涉外事件多起,挽回經濟損失上億元。
金融電力的保障
現在,網絡已經成為現代金融業的重要基礎。然而,在網絡條件下的金融服務體系中,時間的同步是至關重要的,用「北鬥」系統提供的精確授時服務可使現代金融體系實現網絡時間同步段,保證現代金融系統安全運行,因為全國各金融單位的1秒鐘誤差,就有可能帶來巨額的損失。
基於「北鬥」衛星導航系統的「北鬥電力全網時間同步管理系統」投入使用後,結束了我國電力運行時間完全依賴美國GPS的歷史,有效地保障了我國電力安全和國家安全。
實現防災救災實時調度
在緊急救援上,基於「北鬥」系統的導航定位、短報文通信以及位置報告等功能,已實現全國範圍的實時救災指揮調度、應急通信、災情信息快速上報與共享等服務,極大地提高了災害應急救援的快速反應能力和決策能力。
2008年汶川地震時,震區通信中斷。救援部隊通過「北鬥」的短報文功能,讓救援部隊和指揮部的聯繫保持順暢,從而保證了指揮命令及時下達、災情信息實時上報等整個救災的指揮調度,在決策、搜救、醫療等工作中發揮了關鍵作用。
我國已把「北鬥」技術與井下監測技術相結合,實現了對井下瓦斯濃度、風機轉停等關鍵參數的實時監測。我國還將「北鬥」引入自動氣象站,增強了自動氣象站適應性。
由於「北鬥」可實現全國範圍的無縫覆蓋,具有定位、授時和短報文等功能,所以為森林防火、撲火的指揮調度提供了新的技術,有效解決了火場定位、偵察、引導撲救、後勤保障、損失評估等問題。目前,全國各地森林防火系統已經配備多臺套「北鬥」用戶機,取得了明顯的經濟和社會效益。
依託大數據實現智慧物流
物聯網是未來社會的發展方向。「北鬥」系統可作為物聯網的一個重要組成部分,應用在感知、網絡兩個層面。這裡我們側重說說「北鬥」在智慧物流方面的應用。
比如,北京近年來逐步在物流車輛上安裝「北鬥」設備,結合自身的物流大數據,進行了物流智慧管理。通過對車輛速度和路線的實時監控,保障駕駛安全;結合「北鬥」衛星導航系統的地理位置數據,進行數據分析和挖掘,定製服務線路,提高物流效率,管控成本,也讓信息更透明。
「網際網路+北鬥物流」項目,通過手機貨源APP終端,能讓行進中的空貨車找到離自己最近的貨源。有了這款APP終端,包裹能更加及時地進行運輸,早一天開始運輸,就能早一天送達目的地。
此外,國內電商平臺還研製出了「北鬥」智能車載終端及人員佩戴式手環設備等北鬥產品,並接入物流雲平臺進行有效運轉,能實時掌握和調度車輛、人員位置、狀態和載貨信息,為客戶提供最適合的配送方案,並根據需求變化迅速調整。
只受想像力的限制
隨著衛星導航接收機的集成微小型化,它可以被嵌入到其他的通信、計算機、安全和消費類電子產品中,使其應用領域更加廣泛。衛星導航系統與消費類電子產品的融合是目前導航系統在社會中最廣泛應用的一種方式,如在MP3、MP4、筆記本電腦、手機和數位相機等電子產品中集成導航功能,提供一種基於位置的服務。
還有前段時間的珠峰高程測量,服務大眾的北鬥手錶、北鬥手機、防走失關愛定位卡,等等等等......
「北鬥」的用途遠不止如今的車輛導航、手機定位、電子地圖。由於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於智能網絡、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,並形成各種前所未有的新型商業模式。
有關「北鬥」應用的例子舉不勝舉,當它與雲計算等新技術結合時,其應用「只受想像力限制」絕不是一句空話。
「北鬥」歷史
【來源:齊魯晚報網】
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