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25年持續蓄力,北鬥向全球組網發起全面沖刺

發布日期:2019年09月24日 来源 : 科技日报 字體: 【大】【中】【小】

  2019年9月23日5時10分,我國在西昌衛星發射中心以“一箭雙星”方式,成功發射第47、48顆北鬥導航衛星。


  這次發射正式拉開了北鬥三號從基本系統向完整系統大步邁進的高密度發射序幕。


  自1994年我國啓動北鬥一號系統工程建設,中國北鬥砥砺前行,按照“三步走”發展戰略,闖出了一條適合中國國情的創新發展道路。


  如今,北鬥已成爲全球衛星導航系統中不可忽視的重要力量。面向全球組網,北鬥已發起全面沖刺。未來,中國北鬥將與其他衛星導航系統並肩,提供精度更高、運行更穩定、功能更可靠的定位、導航和授時服務,成爲面向全世界的重大公共服務空間基礎設施,爲構建人類命運共同體作出“中國貢獻”。


  “關門”前搶入“導航俱樂部”


  1990年的海灣戰爭中,裝載GPS的精確打擊武器首次大規模使用,作戰效能令全球震驚。


  如果说导弹是枪,原子弹是弹,卫星导航就是精确瞄准镜。早在20世纪70年代,彩票两元网手机版人就启动过“灯塔一号”工程进行探索,但因经济和技术方面难以支撑,工程被迫下马。


  但中國人建設衛星導航系統的決心沒有動搖。經過不斷探索,我國逐漸形成了從建設北鬥一號試驗系統,到北鬥二號區域導航系統,再到北鬥三號全球系統的“三步走”戰略。


  2000年,我國發射2顆地球靜止軌道北鬥衛星,創造性地實現了雙星有源定位,同時能提供授時和短報文通信服務。該方案利用我國現有成熟技術,以最小投入、最短周期,實現了衛星導航系統建設的自主可控。


  北鬥一號工程啓動時,美國GPS、俄羅斯格洛納斯已分別發射了20多顆導航衛星,占用了最適合衛星導航的黃金頻段。中國與正在建設伽利略系統的歐盟,推動國際電聯從航空導航頻段中擠出一小段以供使用。2000年4月18日,北鬥和伽利略系統同時申報。按照國際電聯規則,必須在7年內發射導航衛星,並成功發射和接收相應頻率信號,才能獲得該軌道位置和頻率資源,否則不能取得合法地位。


  2005年,歐盟發射了首顆伽利略導航衛星。此時我國雖已發射3顆北鬥試驗衛星,但其不具備主動發射下行信號的能力。符合國際電聯規則的北鬥二號衛星仍在研制,時間緊迫。


  北鬥人背水一戰,倒排工期,將研制周期大大縮短。同時,西昌衛星發射中心也攻克了首次使用新改建發射工位、首次使用遠控模式、首次發射中圓軌道衛星等多項挑戰,針對此次任務分析風險、制定措施、把控節點,紮實做好了各項准備。


  2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的北鬥衛星起飛,于4月17日20時許傳回了信號。此時。距離國際電聯的“七年之限”只剩不到4個小時。


  首創混合導航星座


  GPS等衛星導航系統均采取單一軌道星座構型,全部組網衛星都運行在2萬公裏高度的中圓軌道。


  但北鬥系統不可能像GPS那樣,在全球建立地面測控站。北鬥二號工程衛星系統總設計師楊慧說,受國土布站局限,北鬥必須造出能在國土範圍內管轄的星座,爲此必須采取高、中軌衛星混合的組網方式。但這面臨一系列世界性難題。


  經過不懈努力,北鬥團隊解決了高軌導航衛星姿態控制、高精度溫控等難題,提升了系統服務的精度、連續性和可用性。2012年底,由14顆衛星構成的北鬥二號區域衛星導航系統建成,實現了全天時全天候爲亞太大部分地區提供定位導航授時服務。


  “北鬥二號在國際上首創同步軌道導航衛星,同時首創了以地球同步軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星爲骨幹,兼有中軌道衛星的混合導航星座。”該工程原副總設計師、北鬥系統高級顧問李祖洪說,對于區域導航系統而言,這種組合可以用最少的衛星數量實現最好的覆蓋效果,已獲得了國際上的認可。


  在北鬥二號工程建設的同時,我國于2009年啓動了北鬥三號全球系統的建設。


  行波管放大器是通信衛星的關鍵元器件,曾長期依賴進口。2014年,我國正在進行北鬥三號試驗衛星研制時,外方突然通知,由于政府原因停止供貨。


  不过,北斗团队早已认识到国产化对于北斗系统建设和稳定运行的重要性。在北斗三号系统建设启动的同时,彩票两元网手机版科技集团五院就联合国内多家单位,开展了行波管放大器等关键元器件国产化的技术攻关。


  外方得知我國行波管放大器技術攻關已經取得了突破,北鬥團隊決定用國貨替代進口産品後,急忙表示可以供貨,並把價格降低了一半。這讓北鬥團隊嘗到了核心在握的甜頭,更加堅定了走國産化道路的決心。


  經過數年努力,長期依靠進口的行波管放大器組件、微波開關、大功率電源控制器、動量輪組件、星敏感器等關鍵産品,已實現主、備份全部國産化。北鬥三號衛星部件國産化率達到100%。


  中國北鬥向世界敞開胸懷


  2017年2月28日,我國首個自主研制的“米級快速定位北鬥芯片”正式推出,實現了基礎産品的自主可控並達到國際先進水平。


  “全世界絕大部分的智能手機都已經采用了支持北鬥的芯片。”中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在國新辦2018年12月27日舉行的發布會上透露,北鬥系統已進入3GPP國際移動通信組織。


  除了“北鬥芯”,中國北鬥還形成了由基礎産品、應用終端、應用系統和運營服務構成的完整産業鏈。北鬥已在國家關鍵行業和重點領域標配化使用,在大衆消費領域規模化應用。


  據統計,2018年國內衛星導航産業産值已超過3000億元;預計至2020年,我國衛星導航産業的規模將超過4000億元,北鬥將拉動超過3000億元規模的市場份額。


  截至2019年4月,國內超過620萬輛營運車輛、3萬輛郵政和快遞車輛,36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施已應用北鬥系統,服務農機設備超過5萬台,推廣北鬥終端超過4.5萬台……


  隨著與互聯網+、5G、人工智能以及共享經濟等新興技術和産業模式的融合應用,衛星導航技術還催生了精細農業、精准物流、自動駕駛、智能交通、智慧城市等經濟發展新模式和産業發展新業態,其正以前所未有的深度和廣度融入社會的方方面面。


  当今世界,GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略四大卫星导航系统争奇斗艳。如何看待与其他导航系统的关系?北斗系统自建设之初就给出了答案:始终践行 “中国的北斗,世界的北斗”理念,要与其他卫星导航系统相互兼容、共同发展,造福全球“一家人”。


  如今,中國北鬥已敞開胸懷,等待世界的接納。

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