
在北斗一號F1星轉場(chǎng)動(dòng)員會(huì )上,大家圍繞保質(zhì)量保安全展開(kāi)討論。

北斗三號衛星團隊在發(fā)射場(chǎng)合影。

西昌衛星發(fā)射中心科技人員正在將火箭吊裝至發(fā)射塔架。

豎立在西昌衛星發(fā)射中心二號發(fā)射工位旁的質(zhì)量文化標語(yǔ)。

夏天,北斗人從40攝氏度的室外走進(jìn)15攝氏度的測試大廳,穿上軍大衣投入工作。
經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 姜天驕
編者按 中國北斗,我國自主建設的衛星導航系統。自1994年北斗一號立項以來(lái),歷經(jīng)二十六載,從無(wú)到有,從有源到無(wú)源,從區域到全球,交出一份沉甸甸的“成績(jì)單”。
2020年7月31日,中國向全世界鄭重宣告,中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統已全面建成,中國北斗自此開(kāi)啟高質(zhì)量服務(wù)全球、造福人類(lèi)的嶄新篇章。它將以更加開(kāi)放包容的姿態(tài)擁抱世界,同世界一起書(shū)寫(xiě)時(shí)空服務(wù)新篇章。
抗擊疫情,分秒必爭。北斗“交通”打通火線(xiàn)運輸線(xiàn),確保防疫物資及時(shí)送達;
國慶閱兵,舉世矚目。北斗“標齊”大顯身手,受閱方隊、裝備“米秒不差”,閱出了軍威、國威;
在世界之巔珠穆朗瑪峰,北斗為中國攀登者完成高程測量提供主要數據;
在驚濤駭浪的南海,中國漁民無(wú)論行駛到哪塊海域都在中國北斗的俯瞰之中;
在山洪頻發(fā)的山區,“北斗+氣象”讓居民早知晴雨,更好地開(kāi)展生態(tài)保護、資源開(kāi)發(fā)和探險旅游;
在川流不息的馬路,北斗讓人們自由穿梭于大街小巷……
這就是中國北斗,我國自主建設的衛星導航系統。它是國家安全和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展不可或缺的信息基礎設施,是大國地位和綜合國力的重要標志。
2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統建成暨開(kāi)通儀式在北京人民大會(huì )堂隆重舉行。中國向全世界鄭重宣告,中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統已全面建成,中國北斗自此開(kāi)啟了高質(zhì)量服務(wù)全球、造福人類(lèi)的嶄新篇章。
從此,中國北斗正式走出國門(mén),成為服務(wù)全球的衛星導航系統,它將以更加開(kāi)放包容的姿態(tài)擁抱世界,同世界一起書(shū)寫(xiě)時(shí)空服務(wù)新篇章。
命名“北斗”
1994年,世界首個(gè)全球衛星導航系統GPS全面建成;也是這一年,我國開(kāi)始獨立自主研制北斗衛星導航系統,并以祖先們用于識別方向的“北斗星”命名
從無(wú)到有,北斗走過(guò)的這條路殊為不易。
早在上世紀70年代,從事“兩彈一星”的先驅們就已經(jīng)認識到衛星導航定位系統的重要性。他們曾在衛星導航領(lǐng)域苦苦摸索,在理論探索和研制實(shí)踐方面開(kāi)展了卓有成效的工作。立項于20世紀60年代末的“燈塔計劃”可以說(shuō)是北斗工程的前身,盡管這個(gè)計劃最終因技術(shù)方向轉型、財力有限等原因而終止,然而它如同一盞明燈,為后來(lái)上馬的北斗工程積累了寶貴的經(jīng)驗。
改革開(kāi)放以后,我國加快了經(jīng)濟發(fā)展的腳步,衛星導航定位在國民經(jīng)濟和國防建設上的重要價(jià)值再一次被科學(xué)家提出。但是當時(shí),美國已經(jīng)憑借著(zhù)GPS在衛星定位系統領(lǐng)域一家獨大,俄羅斯的GLONASS也完成了全球組網(wǎng),以我國當時(shí)的國情,走歐美國家的老路只能永遠做一名追趕者,唯有另辟蹊徑才能擁有超車(chē)的機會(huì )。
究竟該怎樣打造自主可控的國之重器?
第一代北斗建設者們一致認為,最迫切的需求是先解決“有無(wú)問(wèn)題”。1983年,以陳芳允院士為代表的專(zhuān)家學(xué)者提出了利用2顆地球同步軌道衛星來(lái)測定地面和空中目標的設想!半p星定位”建設方案的原理是把地心視為一顆虛擬衛星,再發(fā)射兩顆地球同步衛星構成星座,經(jīng)地面控制中心計算處理,實(shí)現對區域內地面目標的快速定位。這一方案用當時(shí)中國最成熟的航天技術(shù),以最小星座、最少投入、最短周期,實(shí)現了衛星導航系統建設的自主可控,為后續發(fā)展堅定了必勝信心,奠定了堅實(shí)技術(shù)基礎,積累了豐富工程經(jīng)驗。
是否一步跨到全球組網(wǎng)?這在當時(shí)引發(fā)了不小的爭議。建成覆蓋全球的導航定位系統,至少需要24顆衛星,美、俄用了20多年時(shí)間。但是,維護我國國家主權、安全、發(fā)展利益刻不容緩,中國拖不起、等不得,必須在最短時(shí)間內讓北斗發(fā)揮出最大效益。怎么辦?“兩彈元勛”、東方紅一號衛星總設計師、北斗工程首任總設計師孫家棟院士帶領(lǐng)工程技術(shù)人員創(chuàng )造性提出“分步走”戰略,先試驗后建設,先國內后周邊,先區域后全球。
路,終于打開(kāi)了。北斗工程“三步走”發(fā)展藍圖被確定下來(lái):第一步,先建立雙星定位試驗系統,形成區域有源定位與導航服務(wù)能力;第二步,完成3種軌道10余顆衛星發(fā)射,建成區域導航系統,形成區域無(wú)源服務(wù)能力,向亞太地區提供定位、導航、授時(shí)以及短報文通信服務(wù);第三步,建成由3顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成、覆蓋全球的北斗全球衛星導航系統,形成全球無(wú)源服務(wù)能力。
什么是“有源”和“無(wú)源”?北斗一號系統總指揮、中國航天科技集團研究員李祖洪曾經(jīng)有過(guò)一個(gè)形象的比喻:“有源”與“無(wú)源”之間的差別就相當于對講機和收音機一樣。有源就像對講機,既可以接收信號又可以發(fā)送信號,而無(wú)源就像收音機,只接收衛星信號,不再向外發(fā)送信號。孫家棟院士說(shuō),中國北斗導航衛星系統的設計將“有源”和“無(wú)源”非常巧妙地結合起來(lái),以充分發(fā)揮它的作用,這是中國北斗的最大特色和亮點(diǎn),也是北斗的優(yōu)勢所在。
1994年,無(wú)論在世界還是中國的衛星導航發(fā)展史上都是極具特殊意義的一年。這一年,世界首個(gè)全球衛星導航系統GPS全面建成;也是這一年,黨中央、國務(wù)院、中央軍委作出獨立自主研制北斗衛星導航系統的重大戰略決策,并以炎黃子孫的祖先們用于識別方向的“北斗星”命名,中國開(kāi)啟了第一代衛星導航系統研制建設的漫漫征程。
摸著(zhù)石頭過(guò)河
回望自北斗一號開(kāi)始的漫漫征程,由于國外技術(shù)封鎖,北斗人一路拓荒前行,“摸著(zhù)石頭”尋找國產(chǎn)化發(fā)展之路
回顧我國北斗工程建設歷程,北斗一號實(shí)現了中國導航衛星從無(wú)到有,使我國成為繼美、俄之后第三個(gè)擁有導航衛星的國家。當時(shí)國外對我國實(shí)施嚴格的技術(shù)封鎖,國內的部件廠(chǎng)家尚未成熟,北斗人只能“摸著(zhù)石頭過(guò)河”。
長(cháng)期穩定運行是衛星導航系統的根本。而在當時(shí)的技術(shù)條件下,影響衛星長(cháng)期穩定運行的控制分系統三大部件——紅外地球敏感器、動(dòng)量輪和太陽(yáng)帆板驅動(dòng)機構都沒(méi)有實(shí)現國產(chǎn)化。研制團隊從關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵工藝著(zhù)手,歷經(jīng)8年多時(shí)間,幾經(jīng)波折,三大部件終于在北斗一號的備份星上實(shí)現了首飛,自主解決了衛星的“眼睛”“腿腳”和“肩關(guān)節”問(wèn)題。
北斗一號最初啟用我國研制的“東方紅三號”衛星平臺,雖然采用了當時(shí)最先進(jìn)的三軸穩定控制方案和雙組元統一推進(jìn)方案,但由于國外對我國的關(guān)鍵技術(shù)封鎖和禁運,實(shí)現這些方案必須依靠自身條件。據航天科技集團五院專(zhuān)家回憶,當時(shí)五院聚集國內優(yōu)勢力量,短短幾年時(shí)間便完成了控制分系統的星載計算機、中心控制線(xiàn)路、推進(jìn)分系統的大容量表面張力貯箱、490牛頓推力發(fā)動(dòng)機等產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān),最終,北斗一號衛星推進(jìn)分系統65臺部件產(chǎn)品“全部實(shí)現了國產(chǎn)”。
如果將衛星導航系統比喻成一棵大樹(shù),那么技術(shù)就如同它的樹(shù)根,而頻率資源則是大樹(shù)賴(lài)以生長(cháng)的土壤。如果沒(méi)有頻率,衛星導航系統將如同無(wú)地生根的大樹(shù),設計得再好也沒(méi)有施展本領(lǐng)的舞臺。
據中國工程院院士、衛星導航定位總站高級工程師譚述森回憶,在衛星導航系統建設初始階段,頻率資源相對充沛,建設時(shí)間較早的GPS系統和GLONASS系統不存在頻率資源的沖突問(wèn)題,然而到了北斗系統建設的時(shí)候,發(fā)達國家已經(jīng)將衛星導航頻率瓜分得所剩無(wú)幾,頻率資源爭奪非常激烈。北斗第一代科學(xué)家經(jīng)過(guò)與幾十個(gè)國家300多次艱苦的談判,創(chuàng )造性地提出衛星導航信號兼容性評估準則,證明了北斗與其他衛星導航系統頻率重疊時(shí)互不影響,贏(yíng)得頻率共用的“世界共識”,為國家爭取了寶貴的頻率資源。
然而,國際電聯(lián)規定,各國均可平等申請新資源使用權,但必須在7年有效期內發(fā)射導航衛星,并成功接收傳回信號,逾期則自動(dòng)失效。為保住2007年4月17日這一最后“窗口”,北斗工程上下進(jìn)行全系統總動(dòng)員和大會(huì )戰,搶在當年2月底完成衛星研制。然而臨射前,衛星上的應答機突現異常。為確保萬(wàn)無(wú)一失,工程試驗隊果斷將已矗立塔架的星箭組合體拆開(kāi),取出衛星應答機,72小時(shí)不眠不休,成功排除故障。
2007年4月14日4時(shí)11分,這顆肩負重要使命的衛星發(fā)射成功;17日20時(shí)許,北京清晰地接收到來(lái)自這顆衛星的信號。這一刻,距離頻率失效最后時(shí)限已不到4個(gè)小時(shí)。中國北斗在最后時(shí)刻“壓哨破門(mén)”,拿到了進(jìn)軍全球衛星導航系統俱樂(lè )部的“入場(chǎng)券”。
翻越“臘子口”
無(wú)“鐘”之困、缺“芯”之憂(yōu)、布“站”之難……自主創(chuàng )新的過(guò)程注定是艱苦的,但只有堅定不移地走下去,才能把命運牢牢掌握在自己手中
無(wú)“鐘”之困、缺“芯”之憂(yōu)、布“站”之難……在北斗系統一路走來(lái)的過(guò)程中,最不缺少的就是一個(gè)又一個(gè)難題和難關(guān)。自主創(chuàng )新的過(guò)程注定是艱苦的,但北斗衛星導航系統的研發(fā)人員深知關(guān)鍵核心技術(shù)是花錢(qián)買(mǎi)不來(lái)的,即使買(mǎi)來(lái)了也是不可靠的,引進(jìn)仿制的路子也走不遠,只有堅定不移走自主創(chuàng )新之路,才能把命運牢牢掌握在自己手中。
陽(yáng)光總在風(fēng)雨后,面對沒(méi)有自己的原子鐘和芯片、區域布站條件下實(shí)現全球服務(wù)等看似難以逾越的“婁山關(guān)”“臘子口”,北斗人憑借滾石上山的毅力和勇氣,走出了一條自主創(chuàng )新、追求卓越的發(fā)展道路。
“現在幾點(diǎn)了?”這是我們生活中每天都要面對的問(wèn)題。而為我們提供答案的不是身邊的鐘表,而是天上的導航衛星。授時(shí)是北斗衛星導航系統的一個(gè)重要功能?绾4髽、海底隧道,許多臺起重機一起合作,動(dòng)輒上千米的作業(yè)面,時(shí)間上差一點(diǎn),就會(huì )“失之毫厘謬以千里”。
授時(shí)精度取決于導航衛星的“心臟”——原子鐘。由于星載原子鐘機理復雜、技術(shù)難度極大,美國、俄羅斯、瑞士等少數國家曾長(cháng)期壟斷這項技術(shù)。遺憾的是,我國科研團隊為北斗衛星設計的第一臺原子鐘效果差強人意,不僅在工作時(shí)經(jīng)常出現“突跳”,精度與國際水平也相差甚遠。能否突破原子鐘技術(shù)瓶頸,關(guān)系到我國北斗系統建設的成敗。
在中國科學(xué)院武漢物理與數學(xué)研究所研究員梅剛華的辦公室里,至今收藏著(zhù)幾抽屜的試驗品,它們被梅剛華視若珍寶,見(jiàn)證著(zhù)課題組20年來(lái)的艱難求索!霸隅姷暮诵牟考⒉ㄇ恢挥幸粋(gè)膠卷大小,要在里面特定位置打幾個(gè)槽,測量寬度和深度,在當年沒(méi)有計算機模擬仿真技術(shù)時(shí),只能一點(diǎn)點(diǎn)摸索、一點(diǎn)點(diǎn)打磨!泵穭側A說(shuō),僅這一項技術(shù),他們就進(jìn)行了上百次試驗。最終,具有全新結構和工作原理的開(kāi)槽管式微波腔研制成功,這一研究利用小體積原子氣室激勵出高強度原子躍遷信號,獲得了中、美兩國發(fā)明專(zhuān)利授權。
除了武漢物理與數學(xué)研究所之外,航天科技集團空間技術(shù)研究院、航天科工集團二院203所等單位也對星載銣原子鐘一系列關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展攻關(guān)。這是一項非!鞍救恕钡墓ぷ,為了保證24小時(shí)不間斷測試,科研人員經(jīng)常是白天調試,晚上盯在測試儀器前,觀(guān)察數據,一測就是一整夜。在日夜兼程進(jìn)行調試的階段,大家就像上了發(fā)條的“鐘”一樣連軸轉。2005年,航天科工203所交付了我國首批兩臺星載銣原子鐘工程化初樣鑒定機,標志著(zhù)我國原子鐘自主化邁出了一大步。2007年,趕上了為爭奪頻率資源提前發(fā)射的北斗試驗星,我國自主研制的星載銣原子鐘上天服役。2008年前后,梅剛華團隊成功研制出具有完整自主知識產(chǎn)權、滿(mǎn)足航天工程要求的星載銣原子鐘正樣產(chǎn)品,做到計時(shí)精度與美國GPS系統同期技術(shù)相當,打破了國外技術(shù)壟斷和封鎖,并批量用于“北斗二號”衛星,中國的北斗終于裝上了一顆“中國芯”。
如今,“北斗三號”全球系統上的星載原子鐘計時(shí)精度達到100億分之3秒,與美國GPS衛星最新一代星載銣鐘并列,躋身國際頂尖水平,可以滿(mǎn)足分米級導航定位需求。打個(gè)比方,如果汽車(chē)裝載了北斗衛星導航定位系統,那么它提供的位置精度比車(chē)道間距還要小,這樣就能夠幫助駕駛者規避堵車(chē),也能保障行駛安全。
“北斗的研制,是中國人自己干出來(lái)的!奕恕瘜ξ覀兗夹g(shù)封鎖,不讓我們站在肩膀上。唯一的辦法,就是自己成為‘巨人’!崩钭婧檎f(shuō)。
缺少“中國芯”,一直是困擾我國高科技領(lǐng)域的一塊“心病”。對于北斗系統工程建設和應用來(lái)說(shuō),擁有國產(chǎn)芯片,對于確保安全性、穩定性、可靠性至關(guān)重要。
搞北斗三號全球系統,全面國產(chǎn)化是頭等大事。通過(guò)深入動(dòng)員,工程上下形成寧可國產(chǎn)化產(chǎn)品“指標低點(diǎn),價(jià)格高點(diǎn),也要大膽使用”的堅定共識;工程總體研究制定行動(dòng)規劃,將自主可控要求落實(shí)到關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研發(fā)、競爭采購等各環(huán)節;建立由專(zhuān)項管理辦公室牽頭,多部門(mén)參加的自主可控協(xié)調小組,通過(guò)重點(diǎn)行業(yè)、區域應用示范工程,大力推廣使用自主芯片、模塊、軟件產(chǎn)品,通過(guò)邊建邊用、反復迭代,有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量水平。
功夫不負有心人。國產(chǎn)北斗芯片工藝由0.35微米提升到28納米,已在物聯(lián)網(wǎng)和消費電子領(lǐng)域廣泛應用。支持北斗三號新信號的22納米工藝射頻基帶一體化導航定位芯片,體積更小、功耗更低、精度更高,已具備批量生產(chǎn)能力。
寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來(lái)。截至2019年底,國產(chǎn)導航型芯片出貨量已超1億片,北斗導航型芯片、模塊高精度板卡和天線(xiàn)已出口到120余個(gè)國家和地區。
北斗全球導航系統建設還有一大特色,那就是首創(chuàng )Ka頻段星間鏈路。按照傳統全球衛星導航系統的建設和運行模式,需要在全球范圍內建立眾多地面站。但北斗系統不能像GPS那樣,在全球建立地面站。為了解決境外衛星的數據傳輸通道,航天科技集團五院北斗三號研制團隊創(chuàng )新提出了星座星間鏈路技術(shù),采取星間、星地傳輸功能一體化設計,實(shí)現了衛星與衛星、衛星與地面站的鏈路互通,這就是說(shuō),我們雖然“看不見(jiàn)”在地球另一面的北斗衛星,但用北斗衛星的星間鏈路同樣能與它們取得聯(lián)系。太空“兄弟”間手拉手,心相通,不僅實(shí)現了相互間的通信和數據傳輸,還能相互測距,自動(dòng)“保持隊形”,可以減輕地面管理維護壓力。憑借這一“絕活”,工程實(shí)現了僅依靠國內布站情況下對全球星座的運行控制,以及全球服務(wù)能力與世界一流系統的比肩。
北斗三號全球系統星座部署完成后,澳大利亞空間工程研究中心主任安德魯·登普斯特指出,北斗是一項重大突破,因為它意味著(zhù)中國可以完全獨立地使用自主導航系統,不再依賴(lài)任何人。
“五千萬(wàn)”工程
干驚天動(dòng)地事、做隱姓埋名人,不分前方后方、不分國企民企、不分臺前幕后,他們都是北斗人,共同譜寫(xiě)了重大航天工程“舉國上下一盤(pán)棋、千軍萬(wàn)馬大會(huì )戰”的火熱篇章
從北斗工程立項伊始,天南海北的建設者們便懷揣激情和夢(mèng)想匯聚到北斗研制建設一線(xiàn),他們干驚天動(dòng)地事、做隱姓埋名人,不分前方后方、不分國企民企、不分臺前幕后,共同譜寫(xiě)了重大航天工程“舉國上下一盤(pán)棋、千軍萬(wàn)馬大會(huì )戰”的火熱篇章。如同北斗工程總設計師楊長(cháng)風(fēng)所說(shuō):“北斗是‘五千萬(wàn)’工程:調動(dòng)了千軍萬(wàn)馬,經(jīng)歷了千難萬(wàn)險,付出了千辛萬(wàn)苦,要走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù),將造福千秋萬(wàn)代!
2015年,北斗三號即將發(fā)射試驗衛星,其成功與否直接影響著(zhù)后續組網(wǎng)任務(wù)能否順利進(jìn)行,至關(guān)重要。為了趕上“發(fā)射窗口”,航天科技集團五院總體部機械總體研制團隊絞盡腦汁、開(kāi)足馬力、使出渾身解數,流程調整、精簡(jiǎn)項目……大家心中只有一個(gè)信念——“必須按時(shí)出廠(chǎng)!”為了確保每項工作按計劃完成,總裝現場(chǎng)24小時(shí)作業(yè)、設計師就24小時(shí)跟產(chǎn)。在亮如白晝的大廳里,已然分不清是深夜還是白天,困了就出去洗個(gè)臉精神一下,累了就坐在現場(chǎng)休息一會(huì )兒,“天線(xiàn)順利展開(kāi)、轉動(dòng)指令正確”……每一個(gè)節點(diǎn)任務(wù)的順利完成,都會(huì )給在場(chǎng)的人打上一支“強心劑”,經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力,試驗星終于在9月30日成功發(fā)射。
類(lèi)似的場(chǎng)面在整個(gè)北斗系統工程中無(wú)數次出現,不分晝夜地堅守,永不放棄地攻堅克難,屬于北斗人的精神有很多,其中工匠精神更是北斗工程的魂。
在第九顆北斗三號衛星某關(guān)鍵單機測試中,總體主任設計師劉家興發(fā)現一個(gè)關(guān)鍵指標“超標了”!安盍硕嗌倌?”得到的答案是“小于一納秒”。換句話(huà)說(shuō),這個(gè)誤差小于十億分之一秒。但劉家興就是過(guò)不了心里的那道關(guān),為了這個(gè)誤差,整個(gè)團隊停下了前進(jìn)的腳步,用他們的話(huà)說(shuō)就是“堅決不能讓衛星帶著(zhù)隱患上天!”
2020年6月15日晚,舉世矚目的北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛星發(fā)射任務(wù)因運載火箭發(fā)現產(chǎn)品技術(shù)問(wèn)題推遲發(fā)射,已經(jīng)加注的近400噸火箭常規推進(jìn)劑必須安全泄出。危急時(shí)刻,加注分隊連續3天反復研究推進(jìn)劑泄出技術(shù)難點(diǎn),分析近500個(gè)閥門(mén)、1600米管道等設備設施狀態(tài),組織8次泄出演練,把泄出方案細化到分鐘級,精確到每一個(gè)動(dòng)作、每一句口令,力求將風(fēng)險降到最低點(diǎn)。6月23日,伴隨著(zhù)轟鳴巨響,重新加注燃料的長(cháng)征三號乙運載火箭,托舉著(zhù)北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛星飛向太空,為北斗發(fā)射任務(wù)畫(huà)上一個(gè)圓滿(mǎn)句號:44次發(fā)射取得100%成功。
今年北斗收官發(fā)射又趕上新冠肺炎疫情防控,多支試驗隊伍、數百名科技人員齊聚發(fā)射場(chǎng),任務(wù)實(shí)施過(guò)程一波三折。大家既要打贏(yíng)組網(wǎng)收官戰,又要打好疫情防控戰,兩條線(xiàn)都不能出問(wèn)題。面對特殊嚴峻的形勢,參試各方心往一處想、勁往一處使,主動(dòng)換位思考、共同堅守擔當?傮w層面精心做“統法”,統籌資源、統籌力量、統籌工作;各試驗隊一再做“減法”,把現場(chǎng)人員壓到最少、工作流程調到最簡(jiǎn)、各類(lèi)風(fēng)險控到最;發(fā)射場(chǎng)全力做“加法”,加強防控措施、加大保障力度、加緊解決困難,齊心協(xié)力、共渡難關(guān),有效確保了發(fā)射任務(wù)和場(chǎng)區防疫“雙勝利”。
據統計,北斗衛星導航系統工程啟動(dòng)以來(lái),全國范圍內共有400多家單位、30余萬(wàn)名科技人員參與研制建設。陳芳允、孫家棟兩位“兩彈一星”元勛和幾十名兩院院士領(lǐng)銜出征。國內衛星導航與位置服務(wù)領(lǐng)域企事業(yè)單位數量在1.4萬(wàn)家左右,從業(yè)人員數量超過(guò)50萬(wàn),形成珠三角、京津冀、長(cháng)三角、鄂豫湘、川陜渝五大產(chǎn)業(yè)區。
“全球時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)
隨著(zhù)北斗三號全球衛星導航系統正式開(kāi)通服務(wù),從國內到國外,從區域到全球,北斗服務(wù)將為更多國家和人民所共享
隨著(zhù)北斗三號全球衛星導航系統正式開(kāi)通服務(wù),屬于北斗的“全球時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)。從國內到國外,從區域到全球,北斗服務(wù)將為更多國家和人民所共享。
目前世界上共有四大全球衛星導航系統,分別是美國的GPS、俄羅斯的GlONASS、歐盟的Galileo和中國的北斗。北斗三號以具備世界先進(jìn)水平的性能進(jìn)入全球衛星導航系統大家庭,將為全世界用戶(hù)提供定位速度更快、用戶(hù)體驗更好的導航定位服務(wù)。與其他3個(gè)全球衛星定位系統相比,北斗是唯一采用三種軌道搭配星座,北斗的地球靜止軌道和傾斜同步軌道可以使亞太地區幾乎永久保持至少12顆衛星可見(jiàn),大幅提高該區域定位精度。
2020年6月,北斗三號全球系統星座部署完成后,聯(lián)合國外空司專(zhuān)門(mén)發(fā)來(lái)視頻,祝賀北斗系統完成全球組網(wǎng)部署,肯定北斗系統正在推動(dòng)全球經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展,贊賞北斗系統在和平利用外太空、參與聯(lián)合國空間活動(dòng)國際合作方面作出的巨大貢獻。
近年來(lái),中國政府致力于推動(dòng)衛星導航領(lǐng)域國際合作。雙邊合作走深走實(shí)。中俄衛星導航政府間合作協(xié)定正式生效,為中俄互建監測站等合作提供組織與法律保障,北斗和GlONASS系統實(shí)現信號兼容;中美實(shí)現北斗和GPS系統信號兼容與互操作;中歐深化開(kāi)展頻率協(xié)調。持續推動(dòng)多系統兼容共用,讓全球用戶(hù)更好地享用多系統帶來(lái)的好處。
多邊合作成果顯著(zhù)。在聯(lián)合國全球衛星導航系統委員會(huì )(ICG)等多邊平臺上積極發(fā)聲,并成功舉辦兩屆ICG大會(huì )。成功舉辦中阿北斗合作論壇、中國—中亞北斗合作論壇,拓展與“一帶一路”國家和國際組織的合作平臺,持續擴大北斗“朋友圈”。
北斗應用不斷落地海外。北斗系統作為目前唯一一個(gè)具備導航和短報文通信功能的衛星導航系統,這一優(yōu)勢早在2015年尼泊爾大地震中就得到了充分體現。據當時(shí)參加救援的廈門(mén)藍天救援隊隊長(cháng)陳素珍回憶,當時(shí)各國救援隊間通信不暢成為救援的最大障礙。因為中國北斗可以發(fā)短報文,尼泊爾的指揮部就把中國救援隊派到了受災最偏遠、最嚴重的地方。
中國北斗的貢獻還伴隨著(zhù)“太空絲路”不斷延展。在我國周邊和“一帶一路”沿線(xiàn)國家,巴基斯坦的交通運輸、港口管理,緬甸的土地規劃、河運監管,老撾的精細農業(yè)、病蟲(chóng)災害監管,文萊的都市現代化建設、智慧旅游,印尼的海上集成應用,在不同國度的不同領(lǐng)域,都有中國北斗的身影。
近些年,隨著(zhù)經(jīng)貿往來(lái)的增加,我國與周邊國家間跨境客貨運車(chē)輛數不斷增長(cháng),也增加了相關(guān)管理部門(mén)對跨境客貨運車(chē)輛的管理難度。北斗系統提供的導航定位服務(wù),正是解決提升跨境運輸車(chē)輛安全管理能力的關(guān)鍵所在。俄羅斯是率先與我國就利用衛星導航系統實(shí)現兩國跨境車(chē)輛管理的國家。目前,中俄已完成了跨境運輸車(chē)輛監管系統的開(kāi)發(fā)工作,并在部分中方、俄方客貨運車(chē)輛上安裝了北斗/GlONASS兼容終端,接入系統開(kāi)展了試運行活動(dòng)。
在北斗三號系統提供全球服務(wù)一周年發(fā)布會(huì )上,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發(fā)言人冉承其表示,只有加強衛星導航系統間合作,才能共同推動(dòng)時(shí)空信息、高新技術(shù)的發(fā)展。對于中國北斗來(lái)說(shuō),“自主、開(kāi)放、兼容、漸進(jìn)”一直是發(fā)展主基調,我國始終秉持“中國的北斗,世界的北斗”的發(fā)展理念,積極推進(jìn)北斗系統國際合作。
北斗提供全球服務(wù),是北斗建設的一大步,也是北斗發(fā)展的新起點(diǎn)。正如孫家棟院士所說(shuō),“全球衛星導航系統已成為經(jīng)濟社會(huì )不可或缺的空間信息基礎設施,它將惠及人類(lèi)生活和經(jīng)濟發(fā)展。如今,北斗已成為全球衛星導航系統中不可忽視的重要力量,成為我國對外交往的重要合作項目,顯著(zhù)提升了我國的國際地位與影響力!
生活因它更精彩
“融合發(fā)展、萬(wàn)物互聯(lián)”,“北斗+”讓生活更便利、更精彩,北斗系統正走進(jìn)各行各業(yè)、千家萬(wàn)戶(hù),成為日常生活中不可缺少的必需品
北斗作為國家重大空間基礎設施,提供的是公共服務(wù)產(chǎn)品,就如同電、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )一樣,必須通過(guò)終端服務(wù)來(lái)實(shí)現價(jià)值。因此,“融合發(fā)展、萬(wàn)物互聯(lián)”一直是北斗應用推廣的基本方針。通過(guò)萬(wàn)物互聯(lián),“北斗+”讓生活更便利、更精彩。
2008年5月12日,四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級特大地震,外界無(wú)法及時(shí)獲得震區情況,成為救援工作最大阻力。緊急情況下,中國衛星導航應用管理中心為救援部隊緊急配備了上千臺北斗用戶(hù)終端。5月12日22時(shí)左右,首批武警官兵到達地震重災區,并使用北斗衛星導航系統用戶(hù)終端機連夜陸續發(fā)回實(shí)時(shí)災情數據,為地震重災區發(fā)出了第一束生命急救電波。也正是那場(chǎng)災難讓“北斗”這個(gè)名字從此家喻戶(hù)曉。
12年過(guò)去了,今天的北斗應用已經(jīng)遠超當年的想象。2020年4月30日,我國“2020珠峰高程測量”正式啟動(dòng)。在首次精確測定并公布珠峰高程45年后,中國人再次為世界第一高峰測量“身高”。不同以往的是,此次測量,中國北斗導航系統為科考人員提供了主要數據。
在新冠肺炎疫情阻擊戰中,北斗的貢獻同樣有目共睹。北京、湖北的北斗植保無(wú)人機被廣泛用于區域內消毒防疫,一架無(wú)人機單次噴灑面積可覆蓋5000平方米,并且能深入防疫車(chē)無(wú)法抵達的死角。在全國各地,數十萬(wàn)臺北斗終端進(jìn)入物流行業(yè),通過(guò)北斗精準定位,位置信息一目了然,一些物流企業(yè)還通過(guò)機器人向部分隔離小區提供物資運輸配送。北斗與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、大數據、云計算等結合形成的“北斗+”信息產(chǎn)品,可以對感染者的行動(dòng)軌跡進(jìn)行精確定位并向社會(huì )公開(kāi)發(fā)布,為大城市特別是基層社區做好防控提供關(guān)鍵數據支撐。
武漢火神山、雷神山醫院建設十萬(wàn)火急、分秒必爭!叭f(wàn)丈高樓平地起”,高精度定點(diǎn)定位是基準,快速精確測量是基礎。大年三十晚上,工作人員聞令而動(dòng),奔赴火神山醫院工地,北斗高精度定位設備火速馳援,確保工地大部分放線(xiàn)測量一次完成,為醫院迅速施工爭取了寶貴時(shí)間。
發(fā)展到今天,北斗系統已應用到各行各業(yè),走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù),如同水和電一樣,成為人們日常生活中不可缺少的必需品,無(wú)處不在、觸手可及。
新建成的北京大興國際機場(chǎng),依托北斗高精度融合定位解決方案,成為全國首個(gè)實(shí)現行李裝卸車(chē)輛在室內的亞米級定位的大型機場(chǎng)。在機場(chǎng)中實(shí)現高精度室內定位的價(jià)值還有很多,對于機場(chǎng)管理方來(lái)說(shuō),室內定位將會(huì )是物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎設施,未來(lái)對機場(chǎng)內人員和物品的監管調度、軌跡追溯、大數據分析都要依靠室內定位進(jìn)行數據采集。而對于旅客來(lái)說(shuō),高精度的室內定位則有機會(huì )提供給他們更為便捷的導航或提醒服務(wù)。
民以食為天,食以安為先。利用北斗定位和網(wǎng)絡(luò )技術(shù),市場(chǎng)上銷(xiāo)售的“北斗菜”,掃一掃二維碼,就能追蹤它長(cháng)在誰(shuí)家地、用的誰(shuí)家種、施過(guò)什么肥。如今,越來(lái)越多的菜農加入“北斗菜”網(wǎng)絡(luò )平臺,為自己的綠色蔬菜“正名”。一些地方的水果種植、畜牧養殖,甚至是中藥生產(chǎn),都開(kāi)始利用北斗終端進(jìn)行溯源管理、全過(guò)程監控,百姓關(guān)注的食品藥品安全問(wèn)題有望從技術(shù)上得以解決。
過(guò)去人在旅途,常常身在囧途。如今,加入或使用了北斗的電子地圖、約車(chē)軟件,共享單車(chē)、位置分享,你能更任性地說(shuō)走就走。大型客車(chē)、學(xué)生校車(chē)、危險品運輸車(chē)等強制安裝北斗終端,超時(shí)超速和不按規定路線(xiàn)行駛得到及時(shí)警示提醒,交通違章率和事故傷亡率各下降50%。設置北斗電子圍欄,共享單車(chē)的無(wú)序停放得到有效治理。
據中國北斗衛星導航系統白皮書(shū)顯示,北斗系統自提供服務(wù)以來(lái),已在交通運輸、農林漁業(yè)、水文監測、氣象測報、通信授時(shí)、電力調度、救災減災、公共安全等領(lǐng)域得到廣泛應用,服務(wù)國家重要基礎設施,產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
回望當初,當很多國家不惜斥巨資發(fā)展全球衛星導航系統時(shí),我國“兩彈一星”元勛楊嘉墀院士就鮮明地指出,中國民用衛星導航市場(chǎng)廣闊,潛在經(jīng)濟效益巨大,是今后可持續發(fā)展的重要因素。
2018年,我國衛星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值就達到3016億元,其中北斗對產(chǎn)業(yè)核心價(jià)值貢獻率達到80%,由衛星導航衍生帶動(dòng)形成的關(guān)聯(lián)產(chǎn)值達到1947億元。2019年我國衛星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達3450億元,較2018年增長(cháng)14.4%。衛星導航服務(wù)這個(gè)巨大的市場(chǎng)仍在高速增長(cháng),北斗完成全球組網(wǎng)后,將迎來(lái)深化應用及黃金發(fā)展的新時(shí)代。
賦能未來(lái)
北斗與互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新技術(shù)的融合發(fā)展,正在構建以北斗時(shí)空信息為主要內容的新興產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈
隨著(zhù)我國成功發(fā)射北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛星,一款“北斗,北斗,收到請回答”的小應用也跟著(zhù)刷爆微信朋友圈。由央視新聞與千尋位置聯(lián)合發(fā)布的這個(gè)小應用,通過(guò)“時(shí)空智能衛星實(shí)時(shí)數據監測系統”,不僅告知了人們頭頂北斗衛星數量,還能看到每顆衛星的實(shí)時(shí)運行軌跡,甚至每個(gè)衛星實(shí)時(shí)的經(jīng)緯度、高度、三維速率等信息。
直到今天不少人還有一種誤解,好像GPS就是衛星導航系統的代名詞。實(shí)際上,今天的衛星導航已經(jīng)是多系統兼容共用,包括GPS、GlONASS、Galileo,當然更包括中國的北斗。而一個(gè)手機終端有沒(méi)有用到北斗系統,則取決于芯片是否支持北斗系統。
近年來(lái),隨著(zhù)北斗應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展,國內外主流芯片廠(chǎng)商紛紛推出兼容北斗系統的通導一體化芯片。據統計,截至2019年第三季度,在中國市場(chǎng)申請入網(wǎng)的手機有151款具有定位功能,其中支持北斗定位的有110款。國內北斗企業(yè)利用北斗地基增強站,提供厘米級定位、毫米級感知、納米級授時(shí)的精準時(shí)空服務(wù),提供的加速定位服務(wù)覆蓋220個(gè)國家和地區,全球用戶(hù)規模超過(guò)3.9億。千尋位置市場(chǎng)總監俞潔瑾表示,在北斗三號全球組網(wǎng)最后一顆衛星發(fā)射成功之際,推出這款小應用,就是希望大家更好地感知到,北斗就在我們身邊。
千尋位置之所以能夠讓人隨時(shí)隨地的“呼叫北斗”,是通過(guò)地基增強系統,星基增強系統星地一體融合能力及全球站網(wǎng)系統,構建了一個(gè)實(shí)時(shí)無(wú)縫的“星地一體”高精度時(shí)空網(wǎng)絡(luò ),讓終端用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以隨時(shí)隨地獲取這項服務(wù),相當于提供了一個(gè)“增強版”北斗。
2020年6月23日,千尋位置網(wǎng)絡(luò )有限公司對外宣布,我國自主研發(fā)的北斗加速輔助定位服務(wù)用戶(hù)數已經(jīng)突破5億,覆蓋國內大部分安卓手機,這項服務(wù)將耗時(shí)30秒以上的初始定位時(shí)間縮短至3秒,極大增強用戶(hù)的定位體驗。
伴隨著(zhù)北斗完成全球組網(wǎng)的步伐,北斗加速定位服務(wù)的普及,對于北斗規;瘧镁哂兄匾饬x。北斗與互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新技術(shù)的融合發(fā)展,正在構建以北斗時(shí)空信息為主要內容的新興產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,并正在成為北斗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新引擎和助推器,推動(dòng)著(zhù)生產(chǎn)生活方式變革和商業(yè)模式的不斷創(chuàng )新,催生了精細農業(yè)、精準物流、自動(dòng)駕駛、智能交通、智慧城市等經(jīng)濟發(fā)展新模式和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài)。
北斗系統的全域覆蓋、全時(shí)聯(lián)通,將推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的加速到來(lái)!氨倍+物流”,包裝可以根據商品體積重量自動(dòng)選擇包裝箱,發(fā)貨可以根據地址自動(dòng)分揀配送,買(mǎi)家可以隨時(shí)知道所購物品的行蹤軌跡;“北斗+支付”,能夠對1秒鐘內成百上千的股票、車(chē)票購買(mǎi)申請進(jìn)行精確排隊,按序辦理;通過(guò)精確掌握車(chē)輛位置變化和時(shí)間長(cháng)短,從云端快速準確完成高速公路行駛繳費、公共場(chǎng)所停車(chē)收費、車(chē)輛自動(dòng)充電計價(jià)等。
千尋位置CEO陳金培指出,億級的使用頻率僅僅是一個(gè)開(kāi)始,隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái),時(shí)空服務(wù)的使用者將會(huì )是數以百億計的“機器人”,它們對時(shí)空服務(wù)的需求更高、依賴(lài)性更強,使用頻率將是幾何級數的增長(cháng)。
冉承其指出,隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、衛星導航這三大支柱產(chǎn)業(yè)正在實(shí)現緊密融合、跨界融合。政府部門(mén)也在順應信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展變化的趨勢,積極推動(dòng)北斗與大數據、云計算與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信的融合發(fā)展。
中國衛星導航系統管理辦公室副主任陳谷倉表示,北斗系統若想做好服務(wù),需要在技術(shù)創(chuàng )新、管理創(chuàng )新等方面進(jìn)一步努力,推動(dòng)引領(lǐng)應用發(fā)展。
結 語(yǔ)
從北斗一號工程立項開(kāi)始,二十六載風(fēng)雨兼程,為了實(shí)現共同的夢(mèng)想,幾代北斗人接續奮斗、數十萬(wàn)建設者聚力托舉,在強國復興的偉大征程中,一次又一次刷新“中國速度”、展現“中國精度”、彰顯“中國氣度”。
雄關(guān)漫道真如鐵,而今邁步從頭越;赝麃(lái)路,北斗人強國初心永不改;展望未來(lái),北斗星光耀全球正當時(shí)。
。ū疚膱D片全部由航天科技集團五院和西昌衛星發(fā)射中心提供)