北鬥衛星導航系統,我們除了有「中國速度」,同樣有「中國精度」

2020-11-23 暴躁王叔

嗨,大家好,我是王叔,在我們講完中國的各種世界領先之後,一定要聊一聊「中國精度」。  

全球共有四個全球導航系統建成或在建,除了北鬥,還有美國GPS、俄羅斯格洛納斯和歐盟伽利略。GPS上世紀就開始提供全球服務,在我國也有龐大應用規模,但我國依然努力建設了自己的北鬥系統。

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。從時間上來講,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定位和授時功能。

從防禦上來講,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。

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。更何況,美國的GPS,早在上世紀就分為民用和軍用,既然我們只是用戶,當然不肯能用到高精尖!能給我們用就不錯了!如果我們沒有衛星定位,你知道面臨的將會是什麼嗎?

手機不能導航,不能共享位置,各種實時地圖也就沒辦法使用!只是這種導航功能?自動駕駛技術、精密農業、民航飛機高精度起飛降落自主導航、超大工程定位,比如港珠澳大橋、高鐵等各種突破人類難度極限的基礎建設,如果沒有衛星定位,這些都不復存在。

如果完全使用國外衛星導航系統,比如gps!後果不堪設想,曾經高度依賴美國GPS系統的印度也吃過大虧。1999年,印巴卡吉爾戰爭期間,美國覺得不能讓印度太得瑟,就直接關閉了印巴戰區的所有GPS服務,導致印度的武器和士兵瞬間「失明」,遭受了巨大的損失。

後來,印度痛定思痛,放棄了自己原先開發的GPS增強系統及與GPS相關的衛星,自己做了一套區域性的導航系統。這樣的例子不光印度有,我們中國,曾經也面臨過這樣的「屈辱」

1993年7月23日,美國無中生有地指控中國「銀河」號貨輪將製造化學武器的原料運往伊朗。要求中國政府立即採取禁止措施,否則將按國內法制裁中國。當時,「銀河」號正在印度洋上正常航行,突然船停了下來。事後人們才明白,這是因為當時美國局部關閉了該船所在海區的GPS導航服務,使得船不知道該向哪個方向行駛。

「銀河號事件」使我們清楚地意識到:衛星導航,我們一定要自己搞出來!

1994年,我國開始進行北鬥一號的研製工作;

2000年,發射了兩顆靜止軌道衛星,實現了區域性(僅限於亞太地區)衛星導航;

2003年,又發射了一顆備份衛星,北鬥一號正式完工,我國已經在軍事領域(戰術武器等)擺脫了對GPS的依賴。

按原計劃,我國只需研發出北鬥一號應用於亞太地區即可,在全球性應用方面寄望於與歐盟計劃共同推出伽利略系統。

2003年,我國率先加入該項目,投資超過2億歐元,並迅速成立了中歐衛星導航技術培訓合作中心。

然而,造價僅僅相當於一個歐洲中型機場的伽利略系統(35億歐元)進展很不順利,歐盟麾下各國明爭暗鬥,導致這個項目被不斷推遲——計劃於2006年前後建成的系統至今仍未完成。中國雖然是投資方,卻被不斷排擠,歐盟很多核心技術的研究都把中國排除在外。

本來中國誠心跟歐盟合作,但是,老歐洲「骨子裡」並沒有放棄輕視中國、壓制中國的心態,合作不到幾年,短暫的「蜜月期」一過,中歐雙方就合作開發問題常生衝突,中國抽身離去,留下為經費吵成一團的歐盟各國。

中國態度很堅決:自己幹!

看透了歐洲人心思的中國開始發力,必須要和時間賽跑,因為衛星軌道和空間頻率是稀有資源。

佔得先機的美國和俄羅斯分別擁有最好的使用頻率,中國所看中的頻率被認為是美國和俄羅斯之後的「次優」頻率。按照國際電信聯盟通用的程序,中國已經向該組織通報了準備使用的衛星發射頻率,這一頻率正好是「伽利略」系統準備用於「公共管理服務」的頻率。

衛星軌道和空間頻率是人類共有的資源,那該如何分配呢?國際規則是既不按國家來分,也不按人口來分,而是誰先佔了算誰的。

先佔先得的原則是西方發達國家制定的,他們認為這是各國都有同樣機會的公平原則,理由是:你有本事你也打衛星啊,我又沒攔著你,你不打是你自己的事,如果你永遠不打,難道說軌道和頻率還要永遠給你留著?這聽起來也有道理,更關鍵的是,即使你覺得沒道理,你也沒能力阻止發達國家佔軌道和頻率。

2005年伽利略計劃的第一顆衛星上天了,但並沒有開通,只是佔了軌道但沒佔頻率,為啥沒開通呢?原因是沒錢,開通需要花錢的,歐洲手頭有點緊。北鬥二號的第一顆星也隨後上天了,而且上去就開通了,這下就把軌道和頻率都佔上了。

洲伽利略那邊慢悠悠地搗鼓,而中國這邊的北鬥一個接一個地不停打衛星,後來還搞起了一箭雙星,而伽利略計劃和北鬥二號有些頻率是重合的,雙方都在國際電信聯盟組織備案了,誰先佔上就算誰的,中國的快節奏把歐洲搞急眼了,通過美國給中國施壓,要求中國放慢腳步等等歐洲人民。

以前歐美國家憑藉技術和經濟優勢搶佔資源,中國技術和經濟不給力只能吃啞巴虧,你們從來就沒謙讓過,現在憑什麼要我謙讓?中國不理會歐美的抗議,按既定的節奏繼續打衛星。西方國家自己制定的「先用先得」的規則,反而被中國領先歐洲發射大量北鬥衛星。

在當初被「伽利略」排擠後,中國下定決心並成功研發了北鬥二號系統!如今,北鬥三號也開始上天,

2017年11月到2020年6月,31個月時間,中國成功發射30顆北鬥三號組網星和兩顆北鬥二號備份星,成功率達100%,以超過月均1顆星的速度,創造世界衛星導航系統組網發射新紀錄。並開始提供全球服務!

這就是中國速度!

北鬥最厲害的一點是還在導航精度本身。北鬥系統集多種功能於一身,實現了米級、分米級、釐米級、靜態能達到毫米級的定位精度。北鬥三導航系統採用的是多種功能於一體的混合軌道設計,已經走在了世界前列。現在反而是美國在向北鬥學習,準備以後發射高軌導航衛星,日本和印度等國也準備發展類似的模式。

這就是中國精度!

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  • 授權發布:中國北鬥衛星導航系統(全文)
    20世紀後期,中國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路,逐步形成了三步走發展戰略:2000年年底,建成北鬥一號系統,向中國提供服務;2012年年底,建成北鬥二號系統,向亞太地區提供服務;計劃在2020年前後,建成北鬥全球系統,向全球提供服務。
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    經過幾十年的砥礪前行,中國獨立建設的北鬥全球衛星導航系統終於在近日建成,並開始提供覆蓋全球的衛星導航訊號。而由於歐洲的伽利略還未完全建成,俄羅斯的格洛納斯因缺乏維護,早已不能信號全球覆蓋。也使得中國成為目前全球除美國之外,第二個真正擁有全球導航系統的國家。
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  • 從「北鬥」淺談全球四大衛星導航系統
    全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)統是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統。
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    27日,中國北鬥衛星導航系統(CNSS)正式向中國及周邊地區提供連續的導航定位和授時服務,這是世界上第三個投入運行的衛星導航系統。在此之前,美國的全球定位系統(GPS)和俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)早在上世紀90年代就已經建成並投入運行。與此同時,歐盟也在打造自己的衛星導航系統——「伽利略」計劃。