北斗衛(wèi)星導航全球系統(tǒng)，即北斗三號正式啟動建設——
正在蓬勃成長的軍民融合典范
■中國國防報記者 郭 萌
寫在前面
作為軍民融合的典范，有人說，時間維度和空間維度是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(以下簡稱“北斗系統(tǒng)”)發(fā)揮作用的“主戰(zhàn)場”，它所提供的時間信息和位置信息，越來越成為萬物互聯不可或缺的要素，并成為世界生生不息的見證。
9月16日，在第六屆中國衛(wèi)星導航與位置服務年會暨首屆衛(wèi)星應用國際博覽會上，全球首個支持新一代北斗三號信號體制的高精度導航定位芯片正式發(fā)布。同時，會上傳來消息，我國北斗衛(wèi)星導航全球系統(tǒng)(又稱為“北斗三號”)正式啟動建設，計劃今年發(fā)射四顆全球組網衛(wèi)星，拉開面向全球服務的帷幕。
本報記者采訪了中國科學院院士、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)副總設計師楊元喜，中國衛(wèi)星導航工程中心主任助理高維廣，北斗二號地面運控系統(tǒng)總師周建華，帶你一探正在蓬勃成長的北斗系統(tǒng)，怎樣點亮人們的生活，以及探尋其應用現狀及未來發(fā)展趨勢。
■話技術——
給國防安全提供重要保障
記者：自2015年3月首顆新一代北斗衛(wèi)星發(fā)射升空，到如今全球首個支持北斗三號信號體制的芯片發(fā)布，北斗系統(tǒng)的建設，不斷成為公眾關注的焦點。北斗“三步走”戰(zhàn)略已走到至關重要的“最后一步”，北斗三號即將向全球提供服務，在技術創(chuàng)新層面，新一代北斗系統(tǒng)有怎樣的特點？
楊元喜：根據北斗系統(tǒng)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，2000年邁出了“第一步”建成北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng);“第二步”則建成了由14顆組網衛(wèi)星和32個地面站天地協同組網運行的北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng);“第三步”是到2020年前后將建成由5顆地球靜止軌道衛(wèi)星和30顆非地球靜止軌道衛(wèi)星組成的北斗衛(wèi)星導航全球系統(tǒng)，也就是北斗三號。中國成為繼美、俄之后，世界上第3個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。
北斗三號與北斗二號的區(qū)別不僅在于衛(wèi)星組網從區(qū)域走向了全球，它在載荷、星間鏈路、激光通信等方面都有創(chuàng)新，并且還增加了衛(wèi)星搜救功能及全球位置報告功能。另外，北斗三號采用星載氫原子鐘，其精度將比北斗二號的星載銣原子鐘提高一個數量級。
北斗三號的應用，將對國家的經濟建設和國防安全提供重要的保障。
《國土資源“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃》明確提出，要以深地、深海、深空為主攻方向和突破口，構建向地球深部進軍、向深?？臻g拓展和深空對地觀測的國土資源戰(zhàn)略科技新格局。
在向地球深部進軍的過程中，中國需要建設自己的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，北斗三號是我們國家定位導航實驗室核心基礎設施，必將起到關鍵作用。
在核心技術方面，北斗三號也將有所突破。眾所周知，衛(wèi)星導航系統(tǒng)是“脆弱”的，一旦到了水下、室內、井下或者被其他物質遮擋，信號就有中斷的危險。對于國防、電力、金融等核心領域基礎設施，信號中斷將會帶來大危機。這要怎么辦呢？構建一個堅韌可靠的全空間PNT(定位、導航、授時的簡稱)服務體系是“北斗人”的下一個目標。PNT由多種信息源構成，包括天文導航信息、天基增強系統(tǒng)信息、地基增強系統(tǒng)信息、?；鶎Ш叫畔ⅰ⒘孔討T導等，全空間PNT服務體系將從深空、深地到深海建立起全方位PNT信號源，這些信號源與高空GNSS(全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的簡稱)衛(wèi)星產生結合，綜合處理空中、地面、海面、海底的信息，讓信號不再“脆弱”中斷。
■話應用——
助力全球最大營運車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)建設
記者：前不久共享單車ofo與北斗系統(tǒng)戰(zhàn)略合作推出了北斗智能鎖，小藍車bluegogo利用北斗技術實現了精準定位，如今國家北斗精準服務網已經覆蓋全國400余個城市，未來應用受益人口將再增1億。北斗系統(tǒng)越來越多地應用到市民生活中。請您介紹目前北斗系統(tǒng)的應用現狀如何？未來在哪些應用領域還將有所創(chuàng)新？
高維廣：北斗系統(tǒng)是我們國家重要的時空基礎設施，一直以來秉持著開放、自主、兼容的原則，服務于國防建設和經濟社會發(fā)展。隨著北斗系統(tǒng)建設和服務能力的發(fā)展，現已形成比較完備的包括基礎產品、應用終端、系統(tǒng)應用和運營服務的應用產業(yè)體系，相關產品推廣到交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預報、通信時統(tǒng)、電力調度、救災減災等諸多領域。
近年來，北斗系統(tǒng)助力智慧交通成績不菲，越來越多的汽車廠家把北斗系統(tǒng)放到車載系統(tǒng)里面。據統(tǒng)計，截止到今年9月份，北斗導航型芯片模塊銷量已經達到4000萬片。在行業(yè)示范項目帶動下，全國超過400萬輛營運車輛安裝北斗終端，形成了全球最大的營運車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)。
智慧城市建設中，“長三角衛(wèi)星導航應用示范”工程順利完成驗收，北斗系統(tǒng)為上海智慧城市建設貢獻力量。在北京市示范項目帶動下，北斗系統(tǒng)已經推廣9萬臺/套北斗終端，應用在電商物流、應急預警、智能交通等領域，并做出了很好的示范。
由此可見，北斗系統(tǒng)已經在諸多民生領域實現了跨界融合，以融合為特征的“北斗+互聯網+其他行業(yè)”新模式，正在構建以北斗時空信息為主要內容的新興產業(yè)鏈。
中國高度重視北斗系統(tǒng)發(fā)展，將北斗系統(tǒng)與“一帶一路”、軍民融合、信息化發(fā)展等戰(zhàn)略深度融合。北斗產業(yè)迎來政策密集發(fā)布期，2016、2017兩年間，我國出臺與北斗相關的國家政策和地方政策多達26項。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和“一帶一路”戰(zhàn)略推動下，北斗產業(yè)即將迎來黃金機遇期。
同時，我國把穩(wěn)步推動北斗系統(tǒng)走出去列入“一帶一路”建設任務，北斗為服務“一帶一路”沿線國家做足了準備。
據專家預計，到2020年，移動智能終端和汽車終端總持有量將達到近20億，到時北斗產業(yè)在國際上的格局將能穩(wěn)定，真正將北斗系統(tǒng)發(fā)揮好指日可待。
此外，在推廣北斗三號應用的同時，我們不排斥美國GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)、歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)和俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)等其他全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)。我們希望在兼容和服務操作的條件下，來推廣北斗，希望依靠中國的技術、中國的服務讓具有中國自主知識產權的北斗系統(tǒng)走向全世界。
■話未來——
突破導航限制，支持深空探索
記者：有不少國內外專家預言，未來北斗三號將成為世界一流的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗三號未來的發(fā)展方向是怎樣的？
周建華：凡是建設全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家，都十分關注高精度定位建設，北斗系統(tǒng)也不例外。比如，最新發(fā)布的全球首個支持新一代北斗三號信號體制的高精度導航定位芯片，就是為了在沒有地基增強的情況下實現亞米級的定位精度。
我們都知道，衛(wèi)星導航系統(tǒng)嚴格依賴于地面的操控，一旦離開地面站，整個系統(tǒng)將不能工作，而在面臨自然災害或者軍事行動中，地面應用情況更復雜，系統(tǒng)支持工作更困難。所以在北斗系統(tǒng)發(fā)展計劃中，下一步功能創(chuàng)新將“瞄準”如何使衛(wèi)星導航系統(tǒng)在不依賴地面操控的狀態(tài)下依然能夠很好地工作。
最近研究出的項目，不僅能夠讓我們的衛(wèi)星導航系統(tǒng)自主運行，并能夠支持更大范圍，低空飛行器甚至高軌乃至深空活動。
眾所周知，在地球和月球之間分布有5個拉格朗日點，只需將飛行器發(fā)射至相應位置，就能使衛(wèi)星導航系統(tǒng)在地面沒有操控的時候依然可以精準定位。
另外，由于地球到月球的距離長達30萬公里，還需要一些地面的鏈路，與衛(wèi)星構建聯合觀測。依靠聯合觀測就可以支持深空探測器，也可以支持低軌網絡、高軌網絡和深空網絡的所有運行。北斗系統(tǒng)采用靜止衛(wèi)星，形成定點定位始終運行在中國及亞太的上空，覆蓋到南亞還有南半球部分，比美國的GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的移動衛(wèi)星更能為中國以及亞太區(qū)域用戶提供精度更高的定位和靜態(tài)衛(wèi)星數據。其次，北斗不僅能夠提供美國GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)無源定位，還采用有源定位的方式，快速定位并形成信息循環(huán)。
另外，該項目還能夠解決衛(wèi)星自主定軌問題，我們知道衛(wèi)星受地球引力的影響，如果沒有來自地面的精準定位，其本身是無法定軌的，但只要對星際之間進行跟蹤，對星際進行觀測，在理論上可以在絕對的空間精確下，將軌道定位出來，無需依賴地面。完成上述的活動，只需要一星四箭發(fā)射衛(wèi)星，就可以將相應的配套載荷“拷貝”至深空，就能拓展人類活動，支持地月空間探索及火星探測的需要。
未來，北斗系統(tǒng)肯定要走跟美國GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)不一樣的路，以實現我們衛(wèi)星導航系統(tǒng)更強更好的能力。
