
图为北斗卫星导航系统
提起北斗导航系统,可能很多人听说过它的名字,不过对它并不了解。但提起GPS,恐怕就路人皆知了。路痴外出怎么办?用GPS!到陌生的地方开车怎么办?用GPS!在不少人的认知里,GPS这个英文缩略词所代表的中文含义就是卫星导航。
这是记者的一次随机采访:
记者:“你知道GPS是什么吗?”
路人:“知道啊,应该是全球定位系统。”
记者:“那你知道GPS是哪个国家的吗?”
路人:“不是吧!GPS不是一项技术吗?应该是有关卫星导航的。”
在专业人士看来,这样的认识可能难以接受。但在日常生活中,上述的误解却显得无可厚非,要知道,现如今GPS导航系统相关产品占了中国卫星导航定位市场95%的份额。GPS成为部分人眼中卫星定位系统的代名词也就不难理解了。
GPS是英文Global+Positioning+System(全球定位系统)的简称,起始于1958年美国军方的一个项目,主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于美国军方情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的。后来逐渐在民用领域普及。
相对于美国的全球定位系统(GPS),由中国自主研发的北斗导航系统是国际卫星导航大家庭的一员新丁。北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美国全球定位系统 (GPS) 和俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。它于1985年开始提出论证,2012年启动区域性正式服务。
相比之下,经过半个世纪不断完善与普及的GPS一直在世界卫星导航定位领域内处于领先地位,具有全球全天候定位、定位精度高、仪器操作简便、应用广泛等诸多优势。特别是随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展,美国政府宣布在保证美国国家安全不受威胁的前提下,改善全球范围内GPS民用信号精度,单点定位的精度由100米提高到10米,更是进一步推动了GPS技术的应用。美国还承诺GPS将向全球免费提供服务。
既然GPS这么好用,而且还是免费的,为什么中国还要“自找麻烦”,花大力气另外再建一个卫星导航系统?要知道,建立一个完善的卫星导航系统,花费都在百亿以上。
这里面就涉及到一个国家安全的问题。先看看卫星导航系统的应用领域:在民用领域,卫星导航系统被广泛用于交通工具的导航定位、公共部门的服务系统、现代企业的物流系统等之中;而在军事领域,武器装备的定位导航、人员搜救、部队指挥与管制以及战场管理等都要用到卫星导航系统。可以说,卫星导航技术是一个国家综合国力的重要组成部分。
在卫星导航与定位应用领域如此广泛,加之GPS占领95%中国卫星导航定位市场的情况下,一种想象不免令人时常不安———假如在关键时刻美国人关闭GPS,或者在上面“动点手脚”,我们的战略武器怎么办?我们的飞机怎么办?我们的路痴们怎么办?事实上,这已经不只是想象与担心,而是已有先例可循———1996年台湾海峡局势紧张的时候,中国军队的一次大规模军事演习便曾受到过GPS信号中断的干扰。而且,在1985年的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”上,美国军方还特别声明,GPS的编码分为军用和民用两种。在特殊情况下,为了保证国家安全,军方会采取三种措施应对紧急状况:第一,降低对方的导航精度;第二,随时变换编码;第三,进行区域性管理。也就是说,通过以上三种方式,美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用。
在这种情况下,为避免受制于人,建立属于自己的卫星导航定位系统就成了中国刻不容缓的任务。
中国卫星导航系统的理论研究开始于1985年,基于人力物力奇缺的现实情况,中国科学家陈芳允提出了一个极富创造力的方案———“双星定位”:即利用两颗卫星就可以解决区域地面定位问题。次年,国家主管部门对此召开了可行性论证会,会上对此达成共识。1994年,所有的前期论证工作基本完成,北斗计划正式立项。因为测量就是定位方向,这个中国的导航计划被命名为“北斗”。
2000年10月,北斗导航系统的第一颗卫星正式送入轨道。2003年12月开始,北斗系统正式开通,开始向国内用户提供服务。2007年2月,北斗二代论证会召开。会上,专家评估后宣布,当北斗二代卫星布网完成后,年产值可能达到500亿。
2012年10月,第16颗北斗导航卫星被成功送入预定轨道。这是我国二代北斗导航工程的最后一颗卫星。并正式启动区域性服务,服务范围覆盖我国及周边地区在内的亚太大部分地区。
按照“三步走”的发展战略,我国还将陆续发射多颗组网导航卫星,不断提升系统服务性能,扩大覆盖区域,完成北斗区域卫星导航系统建设。2020年左右,将建成由30余颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。
在一代代北斗研发者的不懈奋斗之下,北斗卫星导航系统成为世界卫星导航领域一颗耀眼的后起之星。具有三大功能:一、快速定位,可为服务区域内的用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务,定位精度与GPS相当;二、短报文通信,用户终端具有双向数字报文通信能力,用户可以一次传送多达120个汉字的短报文信息;三、精密授时,具有精密授时功能,可向用户提供20ns时间同步精度。
其中,短报文通信是北斗系统所特有的“独门秘技”。在北斗系统筹备之初,早已熟悉GPS的北斗研发者们为自己提出要求:导航精度要高,要有自己的创新。卫星导航系统短报文通信功能便是一大创新成果。依靠这120个字的短信功能,用户之间可以互相联系。它的效用在遭遇自然灾害,通讯设施大面积瘫痪的时候体现得尤为明显。比如汶川地震的时候,所有通信都断了,救援队就能够依靠这个功能进行救援。
现如今,中国军队的导航和授时方式已经逐步由GPS向北斗转换,而金融、电力、渔政和森林防火等民用领域也逐渐尝试使用北斗系统。按计划,到2020年,北斗将与GPS一样,成为一个向全球提供服务的卫星导航系统。
为人类贡献了“司南”的中华民族,通过北斗计划,进入了卫星定位和授时的宇航时代。
本报记者 李松荣(辑)