中國“智”造北斗三號2020年服務範圍覆蓋全球

11月上旬,聯合國全球衛星導航系統國際委員會第十三屆大會在西安開幕。習主席向大會致賀信指出,中國願同各國共享北斗系統建設發展成果,共促全球衛星導航事業蓬勃發展。

11月19日,第十八、十九顆北斗三號導航衛星成功發射,北斗三號基本系統星座部署完成。北斗三號基本系統組網,邁開了中國北斗走向全球的重要一步。

按照計劃,今年底,北斗系統將面向“一帶一路”國家和地區開通服務。2019年至2020年,我國還將發射11顆北斗三號衛星,2020年服務範圍覆蓋全球。作為中國“智造”的靚麗名片,“北斗星座”將更加閃亮。

北斗三號:中國“智”造,惠及全球

中国“智”造北斗三号2020年服务范围覆盖全球

北斗三號第十八、十九顆衛星11月19日在西昌衛星發射中心成功發射。

定位精度更高、覆蓋範圍更廣——

自主創新打造中國北斗

北斗一號實現了中國導航衛星從無到有的突破,使我國成為繼美、俄之後第三個擁有導航衛星的國家。北斗二號突破了區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立等關鍵技術,躋身國際衛星導航系統四大核心服務商。

2015年至2016年,我國陸續發射了5顆北斗三號試驗衛星,驗證了高精度星載原子鐘等衛星載荷,輕量化、長壽命、高可靠的衛星平臺以及星間鏈路、全新導航信號體制等關鍵技術。

按照“最簡系統、基本系統、全球系統”三步走計劃,2017年11月5日,北斗三號首發雙星升空,開始了系統組網。站在北斗一號、北斗二號兩代系統基礎上,北斗三號技術更先進、優勢更明顯。

定位精度是導航系統的生命。相比北斗二號,北斗三號的性能提升1至2倍,定位精度將達到2.5-5米的水平。而且,從北斗二號向北鬥三號過渡,能夠確保老用戶無感知、新用戶提性能,最終實現技術的新老更替。

高精度時鐘是導航衛星的心臟,天地間時間越同步、誤差越小,定位精度越高。北斗三號衛星採用國際先進水平的銣原子鐘和氫原子鐘。相比授時精度50納秒、300萬年只有1秒誤差的北斗二號,北斗三號將帶給用戶更好的使用體驗。北斗三號還採用了新型導航信號,頻率穩定度和信號質量都較北斗二號有大幅提高。

相比其他衛星導航系統,北斗從一誕生就身懷一項獨門絕技——短報文通信。在全面兼容北斗二號短報文服務基礎上,北斗三號服務容量提升10倍,單次可發送1000多箇中文字符甚至是圖片,實現了從“短信”到“微信”的跨越。與此同時,用戶機發射功率只有原來的十分之一,終端小型化、集成化,使用更方便。

除了這些,北斗三號身上還有很多創新閃光點:建立星間鏈路,解決全球布站、衛星境外監測的難題;開發適於直接入軌、一箭多星發射的“全桁架式衛星平臺”;衛星設計壽命由8年提升至10-12年……

更重要的是,北斗三號的研製過程中,加大了國產化部件的應用驗證力度,工程師們用超過一般衛星3倍的時間反覆驗證、測試、迭代,全面考核器部件的可用性、可靠性。目前,北斗三號衛星上的關鍵部件全部實現了國產化。

為加快組網應用步伐,北斗三號團隊還創新協同模式、優化管理流程,發射場的衛星試驗人員較以往減少近一半,在發射場的全流程時間縮短近三分之一,研製人員和研製週期都大幅縮減。衛星研製實現了“量產”,一箭雙星高頻次發射成為組網常態。

2012年12月底,北斗二號系統建成,正式提供區域服務,範圍覆蓋包括我國及周邊地區在內的亞太大部分地區。如今,由19顆導航衛星組網建成的北斗三號基本系統將把服務範圍擴展到“一帶一路”國家和地區。未來,完成30多顆組網衛星發射後,北斗三號服務範圍將覆蓋全球。

中国“智”造北斗三号2020年服务范围覆盖全球

北斗三號第十八、十九顆衛星星箭組合體吊裝。梁珂巖攝

建設智慧城市,促進“萬物互聯”——

廣泛應用成就民生北斗

衛星導航系統是重要的空間基礎設施,為人類社會生產和生活提供全天候的精準時空信息服務。

自建成以來,北斗系統已經在交通運輸、國土資源、防災減災、測繪勘探、應急搜救等多個行業領域和大眾消費領域得到應用。

在交通運輸領域,超過617萬輛道路營運車輛、3.5萬輛郵政和快遞運輸車輛、36箇中心城市約8萬輛公交車、370艘公務船舶都已安裝使用或兼容北斗系統,國產民航運輸飛機也首次搭載了北斗系統。共享單車配備“北斗智能鎖”,車輛定位更精準,運營管理更精細;全國4萬餘艘漁船安裝北斗,因此獲得救助的漁民超過了1萬人。

在北京,由於人口稠密,經濟要素高度集聚,燃氣安全直接影響城市運轉。曾經每年有7成以上的燃氣管網事故因缺少精準位置信息受到第三方破壞而發生。北京燃氣集團在超過2萬公里的管線和燃氣管理全產業鏈應用北斗進行管理後,全市燃氣洩漏主動發現率提高到了90%。

在陝西,通過應用北斗導航技術,大唐芙蓉園景區實現了基於位置功能的自助導遊、導覽功能;參加2018西安國際馬拉松賽的選手能夠隨時隨地瞭解參賽信息、賽道補給、緊急救援等信息;位於野外的文物有了精準位置標籤,更方便文物管理人員巡查保護;基於時空基準的“城市大腦”,正逐步應用於交通緩堵、道路規劃,促進智慧城市建設。

目前,北斗系統已為全國超過400座城市提供精準服務,在城市燃氣、城鎮供熱、電力電網、智慧交通、智慧養老等多個行業發揮作用。

與此同時,更多與北斗相關的技術和應用創新不斷湧現:國產北斗芯片工藝由0.35微米提升至28納米,最低單片價格不到6元錢。為藏羚羊佩戴的“北斗項圈”解決了GPS等系統無法回傳數據的問題,能夠監測藏羚羊一整年的遷徙路徑。結合物聯網的北斗菜網應用,蔬菜播種、採摘、運輸、上架全供應鏈全程可追溯,老百姓能夠吃上“新鮮菜、放心菜”。

目前,北斗系統已形成包括基礎產品、應用終端、運行服務等較為完整的產業體系。中國衛星導航定位協會主編的《2018中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示,我國衛星導航與位置服務產業產值已達2550億元。其中,北斗對我國衛星導航與位置服務產業核心產值貢獻率已達80%。

未來,北斗三號更加優異的性能以及一系列新技術,將進一步拓展北斗系統的應用服務範圍。例如,按照國際民航標準提供星基增強服務,讓航班飛行、起降更安全;提供國際搜索救援服務,讓海事搜救更加快速精準,等等。隨著“萬物互聯”時代的到來,北斗導航系統將在更多的行業和領域得到應用,造福國計民生。

中国“智”造北斗三号2020年服务范围覆盖全球

開放合作交流,落戶域外各國——

“一帶一路”見證世界北斗

衛星導航系統是國民經濟的重要基礎設施,也是全球性公共資源。從建設之初,北斗導航系統就秉持開放合作理念——既是中國的北斗,也是世界的北斗。

北斗二號建成後,在向國內提供系統服務的同時,即公開向亞太地區提供免費服務。

從北斗地面增強基站落戶泰國,到新加坡將北斗用於解決城市擁堵問題,再到中阿北斗中心在突尼斯落成,北斗走向全球的足跡越來越遠,服務的世界各國民眾越來越多。

在蒙古國,用上“北斗衛星放牧系統”後,牧民冬季放牧時用手機就能詳知整群牲畜的位置、數量和生存狀態;在老撾,北斗服務於精細農業、病蟲災害監管;在文萊,北斗輔助其都市建設、智慧旅遊;在巴基斯坦,北斗為地籍管理、環境監測、交通監控等多種信息化管理提供保證;在馬來西亞,“北斗東盟數據及服務中心”為東盟地區多國提供多領域服務……

目前,北斗系統已覆蓋沙特、緬甸等近30個“一帶一路”沿線國家。

為世界提供更好服務,離不開技術創新——

使用普通的導航衛星定位時,會有幾米甚至十幾米的誤差。在地面建設基準參考站可以減小定位誤差。然而,一座基站只能覆蓋周圍幾十公里。靠大量建設基站來實現精準定位,不僅耗資巨大,還無法實現熱點地區全覆蓋。

如今,在天上靜止的北斗三號地球同步軌道(GEO)衛星,可以像其他通信衛星那樣向地面穩定地傳送信號,相當於直接把基站建到了天上,既減少了大規模的基站建設,也有利於用戶更便捷使用精準的定位服務。

為世界提供更好服務,離不開開放合作——

2014年,北斗系統成為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯系統之後第三個被國際海事組織認可的全球衛星導航系統,正式取得海事應用國際合法地位。目前,北斗系統已被國際民航、國際海事、3GPP移動通信等國際組織接納與認可,將為全球免費提供搜索救援服務。

2014年,北斗與GPS在達成頻率兼容共識基礎上,建立合作機制,共同推動民用衛星導航技術發展。2015年,北斗與伽利略系統完成衛星導航頻率協調工作。去年,北斗又與格洛納斯成功進行了兩大系統的兼容試驗。北斗三號將提供性能更優、與其他系統信號兼容互操作程度更高、用戶體驗更優的服務信號。

目前,我國已與南亞、中亞、東盟、阿盟、非洲等國家和組織建立了相關合作機制,併成功舉辦首屆中阿北斗合作論壇。聯合國全球衛星導航系統國際委員會第十三屆大會上,我國將衛星導航服務擴展到地月空間的提案得到了充分認可。

北斗衛星導航系統已成為中國改革開放40年來取得的重要成就之一。今日的中國北斗,無比精彩;明日的“世界北斗”,更加值得期待。(王天益 鄒維榮 韓阜業)

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