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原则性最大相对误差约1米,俄称中国今年将发出

时间:2019-09-21 17:17来源:军事行情
资料图:北斗导航示意图 北斗 中国人自己的GPS 搭载首颗新一代北斗导航卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射,火箭升空后与明月交相辉映。新华社记者白禹摄(资料

图片 1 资料图:北斗导航示意图

  北斗 中国人自己的GPS

图片 2   搭载首颗新一代北斗导航卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射,火箭升空后与明月交相辉映。新华社记者白禹摄(资料图片)

  央广网北京10月23日消息(记者张庶卓 丁飞)据中国之声《新闻纵横》报道,七年前,也就是2007年,中国将第一颗北斗导航卫星进入预定轨道,中国自行研制的全球卫星定位与通信系统开始建设。到2012年10月25号,第16颗北斗导航卫星进入预定轨道,北斗导航工程区域组网顺利完成。也让中国成为继美国和俄罗斯之后,第三个拥有成熟的卫星导航系统的国家。现在,北斗卫星导航系统也和美国GPS定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一样,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

  本报记者 郑宇钧

  中国北方工业公司5日在“技术工业-2015”国际论坛上表示,中国计划于2015年为“北斗”全球卫星导航系统发射13颗卫星,其中3颗将在最近几周发射升空。

  而在美国GPS垄断全球导航产业20年后的今天,我国自主研发的“北斗导航”每一寸进步,都被国际最大限度的关注。发射卫星、中俄合作、覆盖亚太,“北斗”被不少人视为“GPS最强劲的竞争对手”。在昨天开幕的联合国第三次全国地理信息管理高层论坛上,国家测绘地理信息局宣布将和多国在北斗导航卫星系统领域进行更多的合作。有一天,北斗导航会打破GPS的垄断么?中央台记者对话中国卫星导航定位协会常务副会长苗前军。

  9月19日,我国采用一箭双星的方式,成功将第14颗和第15颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。据中国卫星导航系统管理办公室宣布,今年年底前,我国还将发射1颗北斗导航卫星,完成亚太区域组网建设任务,并提升区域系统服务。2020年前后,将建成由30余颗卫星组成的北斗卫星导航系统,提供覆盖全球的定位、导航和授时服务。

  “技术工业-2015”论坛4日在俄罗斯新西伯利亚市开幕。据俄新社5日报道,中国北方工业公司项目发展经理苏晓东(音)在论坛上指出,目前中俄双方正就发展中国“北斗”和俄“格洛纳斯”全球导航系统进行定期会晤。他说:“中国再发射13颗卫星后,‘北斗’很快就能在全球范围内提供服务。”苏晓东表示,“北斗”和“格洛纳斯”系统的兼容,可让中俄占据约30%的国际卫星导航系统服务市场。

  1991年,海湾战争。美国军队的飞机、导弹和舰艇仅仅依靠GPS,不做任何接触,就一次又一次精准地命中目标。同时,它也向全世界宣示了现代战争的游戏规则:谁拥有定位系统,谁是王者。

  2007年,中国的“北斗”与美国的GPS、俄罗斯的“格洛纳斯”、欧盟的“伽利略”一起被联合国确认为全球四大卫星导航系统核心供应商。可当其他对手还在忙于第一代卫星的布局时,美国已展开了对GPS的更新换代。10月4日,美国成功发射了第三颗GPSⅡF卫星,更新一代的GPSIII卫星的研制也进入攻坚阶段。

  根据中国的计划,将在2020年发射完成全部35颗“北斗”卫星,为全球提供导航服务。目前已成功发射17颗“北斗”导航卫星。

  估计当时没人会想到,23年后的今天,GPS已经掌握着全球的时间和方位。航班的定位、银行的监控、消防的救援、企业的物流,甚至是你的行踪。而GPS的对面,也逐渐出现了不甘示弱的三个竞争对手:俄罗斯的“格洛纳斯”、欧盟的伽利略和中国的北斗。中国卫星导航定位协会常务副会长苗前军:

  GPS攻势咄咄逼人,面对GPS在我国卫星导航产业中的绝对垄断地位,我国出台一系列政策大力推广“北斗”。2012年7月,国务院印发了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,作为卫星及应用产业的“北斗”被列入国家20个重大工程。

  其实,目前全球拥有四大导航系统,各有千秋:GPS只能找到街道,而伽利略却能找到车库的门,北斗的特长如通过短信让他人获知自己的位置,是其他导航系统目前不具备的。

  苗前军:我们的时空体系建设原来倚赖GPS太重,那你就很脆弱。一旦美国的GPS系统做一些有别的目的的做法的时候,你没有办法去迎对。

  占尽技术优势GPS曾独步天下

  美国全球定位系统(GPS)

  记者:国家安全就会受到影响。

  1957年10月4日,苏联发射了人类第一颗人造卫星,人类由此进入太空时代。1958年1月31日,美国也成功发射了一颗人造卫星。同年,美海军开始研制子午仪卫星定位系统,这项研究验证了卫星导航的可行性,为未来GPS系统的研制埋下了伏笔。

  关键词:胜在成熟

  苗前军:完全就会down掉了。

  由于子午仪卫星定位系统在潜艇和舰船导航方面存在巨大缺陷,GPS应运而生。GPS由美国国防部从1973年开始研制,在1991年海湾战争中首次得到实战应用,1993年具备初始作战能力。

  布局:28颗卫星(其中4颗备用)早已升空,分布在6条交点互隔60度的轨道面上,距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米,综合定位的话,精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。

  记者:所以主要的大国像欧盟、俄罗斯都一定要有自己的(导航定位系统)。

  起初针对洲际弹道导弹导航而设计的GPS,契合了信息化战争对精确打击的需求,在弹道测量、远程火力、全球打击、特种作战等领域运用广泛。在信息化时代,GPS已成为高技术战争的重要支持系统,极大提高了美军的指挥控制、多军兵种协同作战和快速反应能力。

  特性:三星定位,军民两用。由于GPS定位技术涉及军事用途,美国限制非特许用户利用GPS定位精度。GPS系统除在设计方面采取了许多保密性措施外,还对不同的用户提供不同的服务方式。

  苗前军:对,因此北斗的战略意义,绝对不仅仅因为它是中国的卫星导航系统,是因为你有了国际地位和话语权。

  作为世界上第一个全球卫星导航系统,GPS长期以来独步天下,垄断了全球军用和民用市场。为确保国家安全,美国打出了“限民保军”的牌,于1984年出台了选择可用性政策,旨在通过人为施加选择性误差来降低定位精度,让精度高的军规服务只供美国及其盟国的军事用户用,对其他用户提供的则是误差大的民用服务。

  进展:1973年12月,美国国防部批准陆海空三军联合研制全球定位系统(GPS),1993年覆盖全球,广泛使用。目前正在试验下一代卫星导航系统。

  我国为这套自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,取名“北斗”,迷路就找北斗星,好记而巧妙。去年,北斗从军用转向民用,进入规模化应用。具备北斗定位功能的4000万部智能手机已投入市场,国内20多个品牌200多款车型的北斗车载导航仪也走向市场。不过在90%以上的人选择并习惯GPS的今天,改成北斗,似乎还需要一个理由:

  由美军控制的GPS,尽管在和平时期免费提供信号,但一到战时就“变脸”。从1991年海湾战争、1999年的科索沃战争、2001年的阿富汗战争到2003年的伊拉克战争,美军对以GPS制导为主的精确制导武器的使用,从7.6%增加到68.3%。但在海湾战争期间,美国置欧洲盟友的利益于不顾,一度关闭对欧的GPS服务。这不能不让一向自视甚高的欧洲人觉得如鲠在喉。

  俄罗斯“格洛纳斯”系统(GLONASS)

  苗前军:直白地说,GPS能做的北斗都能做。但北斗能做的,GPS不一定能做。第一,北斗有短报文通讯功能。比如汶川地震的第一个地震讯息,是通过北斗发到北京来的;第二,北斗卫星的结构是多轨道的,一定程度上可以更有效地在覆盖遮挡严重地区进行定位,比如说城市高楼林地的地方,大坝、桥梁在山体一侧的时候,GPS是没有办法的。实践证明,尤其在低纬度地区,北斗的定位精度优于GPS。

  不甘受制各国竞相发展自己的卫星导航系统

  关键词:抗干扰能力强

  苗前军告诉记者,明年新一代北斗导航卫星入网提供服务后,北斗定位民用服务的精度将由10米提升到2.5米。这意味着,最大误差将只有正负1米出头。不过踏出国门,和商业化模式成熟且覆盖全球的GPS相比,北斗目前仅对亚太实现覆盖,市场份额不到1%,并不足以抗衡前者:

  为了能自主地掌握卫星导航系统在军事应用和国民经济上的主导权,世界各主要大国先后上马了自己的卫星导航系统。

  布局:已有28颗卫星(其中4颗备用),导航精度在5至6米左右,预计2015年可实现导航精度达1米左右。但民用领域开放的精度约为10米。特性:三星定位,精度比GPS低,军民两用,采用两种频率信号。工作不稳定,卫星工作寿命短。

  苗前军:2013年我们整个卫星导航产业是1040个亿,北斗占100个亿,是十分之一。也就是说,130万台套的北斗终端在应用,今年年底我们还要进行新的数据统计,预计会增长50%左右。

  与美国冷战的苏联针锋相对,从1976年起组建全球卫星导航系统,即“格洛纳斯”。针对美国的选择可用性政策,1991年初,接管“格洛纳斯”的俄罗斯宣布将其开放民用,不带任何限制。

  进展:苏联国防部于20世纪80年代初开始建设全球卫星导航系统。于1995年投入使用,现在由俄罗斯联邦航天局管理。卫星的设计经历了无数次改进,格洛纳斯K自2011年起服务范围拓展到全球。格洛纳斯是继GPS之后第二个军民两用的全球卫星导航系统。俄联邦宣称格洛纳斯系统军民两用,不带任何限制、不引入SA机制,也不计划对用户收费。

  记者:现在有多少个国家在用北斗?

  欧盟各国不愿受制于美国,于1999年提出联合研制“伽利略”。有别于美俄的军事定位,“伽利略”是世界上笫一个专门为民用而设计的全球卫星导航系统。

  欧洲“伽利略”系统(GALILEO)

  苗前军:不多。2013年是北斗应用元年。今年刚刚启动了老挝、泰国、巴基斯坦几个国家。东盟十国我们正在启动一项计划,年底会和新加坡做一个北斗应用的卓越创新中心;也是面向东南亚国家推广北斗。跟马来西亚也正启动合作,准备近期做一次交流。2015年,是走向亚太地区的重要节点。

  为推广自己的系统,各方扳起了手腕。2000年,美国宣布取消选择可用性政策。为保护GPS产业,美国又于2004年与欧盟签署协议,限制“伽利略”。

  关键词:纯民用领域

  今年7月,中俄两国签署卫星导航合作谅解备忘录,实现了“北斗”和“格洛纳斯”的联姻。一个偏重低纬度,一个偏重于南北极在内的高纬度地区,这个“牵手”,正改变着世界导航定位系统的竞争格局。而在今年年内,中俄将开始在对方国家境内建设自己的导航系统监测站:

  为打破美国GPS的垄断,俄罗斯强制推广“格洛纳斯”。至2010年,俄国内已有23%的飞机、87%的船只和80%的公共交通工具使用“格洛纳斯”。

  布局:计划30颗卫星(其中3颗备用),卫星轨道位置比GPS略高,离地面高度24126千米。定位误差不超过1米。目前,只有26颗投入应用,还有4颗在轨验证(IOV)卫星正在生产之中,将于近期发射入轨。伽利略提供的公开服务定位精度通常为15-20米和5-10米两种档次。公开特许服务有局域增强时能达到1米,商用服务有局域增强时为10厘米。

  苗前军:也就是说我们会在俄罗斯的境内,建设北斗的地基增强服务体系,这样使北斗的定位精度在俄罗斯也非常高;同时我们也会在国内建设“格洛纳斯”的相关基础设施,使它在国内也能更精准地提供服务。

  “一家领先,三家加速跑”,中国卫星导航定位协会秘书长苗前军向记者这么形容现在的竞争格局,GPS虽然还占据主导,但它的优势正逐步被其他三大系统所消解。他说,如果说GPS胜在成熟,“伽利略”胜在精准,“格洛纳斯”胜在抗干扰能力强,那么“北斗”的优势则在于开放性和互动性。

  特性:三星定位,专门为民用。将来精度最高的全开放的新一代定位系统。可为地面用户提供3种类型的信号供选择,其中包括免费信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。

  记者:那这两个国家合作,是不是对美国GPS垄断或一家独大的格局有一种冲击,会么?

  我国为什么要发展 “北斗”

  进展:欧空局与欧盟在1999年合作启动,2005年首颗试验卫星成功发射,2008年开通定位服务。

  苗前军:我们现在并不是说,一定要否定GPS或者说用北斗取代GPS。我们走兼容发展的道路,就是说我们愿意合到一起走下一步——第三代全球卫星导航系统之路。是什么呢?我们接收卫星导航信号的芯片,你不用区分这个信号是来自哪个国家的,只要我们能遴选出性能最好的,信号最强的卫星信号,我们就用它来定位。

  拥有自主研发的“北斗”,首先保证的是国防安全。我国大多数军民应用范畴建立在GPS之上,“一旦发生战争,美国加大民用码误差,甚至使GPS局部不可用,后果将不堪设想。”中国卫星导航定位协会咨询中心主任曹冲对记者说。这已有前车之鉴,在2008年俄罗斯与格鲁吉亚5天的战争中,美国为了向其盟友格鲁吉亚提供援助,封锁了冲突地区的GPS信号。

  中国“北斗”系统(COMPASS)

  事实上,这并不是幻想。2020年,再过6年,我国将有36颗北斗卫星上天,将真正实现覆盖全球。而那一年,天上至少会有120颗导航卫星,如果真的能联合并发挥各自的优势,想象一下,你的生活可能发生的改变。听说在南京,10多颗导航卫星数据共享后,连报纸上的字儿都看得清清楚楚呢。

  其次是通信安全。中国工程院院士、测绘专家许其凤举例说,某研究所曾经在我国河南某地做了个试验,用仪器干扰GPS信号,结果该地区两三天内手机全都不灵了。其原因就是我国现有的通信系统,不管是CDMA,还是TD-SCDMA通信基站,都依赖GPS的授时功能。一旦GPS失效,严重时可导致网络系统瘫痪。2011年1月13日下午,中国电信CDMA出现网络告警。值得庆幸的是,事件并没引发网络中断和延时。据美国官方称,事因GPS系统升级。

  关键词:互动性和开放性

  “如果美国人在GPS上搞一点猫儿腻的话,那就不是两三天的问题,也不是局部地区的问题。”许其凤说。据报道,在战时抑制战区内的民用GPS信号,如施放干扰和恢复选择可用性手段等,也被美军列为作战方略。

  布局:由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,定位精度10米。目前10颗卫星开始应用,定位精度只达到25米。

  综合多方因素,1994年,我国批准了“北斗”的研制建设任务。据“北斗”总设计师孙家栋院士介绍,其采取“三步走”战略:第一步,2000年建成“北斗一代”试验系统,解决有无问题;第二步,2012年形成覆盖亚太大部分地区的服务能力;第三步,2020年形成全球覆盖能力。

  特性:双星定位,民用为主,军事能力有限。能在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。在定位性能上有所创新,不仅能使用户知道自己所在位置,还可以告诉别人自己的位置,特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外,中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。北斗卫星导航系统向全世界提供的服务均为免费。

  虽然起步晚但也有优势

  进展:第一步是试验阶段,用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务;第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统;第三步是到2020年,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统,形成全球覆盖能力。

  “北斗”起步比GPS晚了20年,但技术上并没落后很多,GPS所拥有的一切功能“北斗”都具备,还有着GPS没有的“独门秘技”。孙家栋表示,“北斗”最大的创新在于把导航与通信紧密地结合起来,既能知道“我在哪里”,也能知道“你在哪里”。

 

  如果把GPS比作收音机,那么“北斗”就相当于卫星电话,可以实现双向交流。“5·12”汶川地震中,“北斗”这种独有的短报文通信功能就派上了大用场。震后,灾区通信瘫痪,中央无法掌握灾情。救援部队紧急装备了1000多台“北斗一号”终端机,武警四川总队一支小分队就靠这个终端机发出了来自震中的第一条短信。救援期间,部队用“北斗”共发送74万条短信。但苗前军也指出,“北斗一代”卫星转发器的通道容量有限,限制了短报文通信功能的使用,拖延了其在行业市场的推广。

  “北斗一代”是试验系统,应用能力和范围受到很大局限,随着第二代卫星的部署,“北斗”才真正进入和GPS竞争的轨道。2011年12月27日,“北斗二代”开始试运行,今年年底正式运行后,其定位精度将由25米提高到约10米。

  “北斗”发展的瓶颈在哪里

  2011年“格洛纳斯”第二次实现全球覆盖,2014年首颗GPSIII卫星将发射,“伽利略”全球覆盖进程也可能在“北斗”之前完成。对手扩张的步伐紧锣密鼓,“北斗”胜算几何?中科院院士、大地测量专家杨元喜在2012年中国卫星导航定位协会年会上表示,未来“北斗”将能实现80%的中国市场占有率,并力争20%的全球市场。

  但现实并不乐观。“北斗”产业化进程迟缓,2010年,其产业规模为60亿元,仅占中国卫星导航产业的6%。

  “北斗”产业化关键看北斗导航终端,而在其关键元器件中,导航芯片的国产化最为人所关注。苗前军对记者说,“有星无芯”是卫星导航领域的院士们最担心的状况,指的就是我国自主研发的“北斗”虽然发挥效果了,但接收终端的芯片却不是国产的。

  据曹冲介绍,“北斗”导航芯片长期依赖国外,近两年来,国内企业才研发出具有自主知识产权的芯片,但无论是国企还是民企,国产芯片水平普遍不高。

  国产“北斗”导航芯片之所以发展迟缓,苗前军认为有两点原因:一是国家政策和资金扶持的力度不够,尤其对于民企而言,他希望国家的投入不是“雷声大雨点小”;其二是国内芯片企业陷入了一种怪圈,市场需求少导致芯片生产量小,造价贵,这也跟企业自身造血机能不足有关。

  但另一方面,曹冲认为国内企业在芯片研发上各自为阵,只会使其陷入无序竞争。他认为,业界应建立共识,让企业能在国家指导下,集中力量做好一两款芯片,以求突破价格瓶颈。在记者采访中,“国家扶持”、“业界整合”、“集中力量”是受访对象普遍的共识。

  专家请民众“耐心一点”

  自GPS问世以来,许多领域由于GPS的出现而产生革命性变化。电力、有线电视、城市地下管道采用GPS来布设线路,公安、银行、医疗、出租车等行业用GPS营建紧急救援或报警系统。在诸多应用中,汽车导航无疑是卫星导航系统最亲民的用场,也是“北斗”与GPS竞争的主战场之一。据介绍,“北斗”的汽车导航精度和GPS已经不相上下,且抗干扰能力更好,能克服用GPS时经常出现的盲点,如在有高架桥时信号有死角或滞后。

  “请大家耐心一点”,2012年7月,许其凤在首届战略性新兴产业(滨海)国际论坛上对业界呼吁。他曾听性急的同行报告“‘北斗’不如GPS”,他并不同意。他指出,“北斗”存在一些技术细节和衔接问题,需要发现和改进的磨合期。北斗的技术指标是按照GPS来定的,美国人经过二三十年的发展,才达到现在的技术指标,“要达到GPS这样的水平,用户们要有耐心”。

  “目前北斗能够提供的服务,可以达到GPS10年前的应用水平,我们试运行不足一年就达到这个水平,非常难得。”中国工程院院士、卫星导航专家刘经南说。苗前军也指出,外界对“北斗”的认识误区在于,去年才试运行,今年就急着要求和GPS一样,这是典型的“过高要求”。对试运行持“温和而包容”态度的他对记者说,奢望现在就把“北斗”推广得如火如荼是不现实的,应等正式运行之后再提要求。

  “不久后,用装有北斗导航芯片的智能手机一定位,就可以自动搜索并对接附近的出租车,不再‘人等车’,而是‘车找人’。”苗前军指出,“北斗”的应用取决于“我们的想象力”,卫星导航将与无线互联网一样成为移动终端的标配,那时,在中国人的生活中,“北斗”的戏份儿会越来越重。

  10月12日,欧洲太空局成功发射了两颗“伽利略”卫星,“伽利略”计划在一度停滞后,终于又开始重新启动。而2012年也是“北斗”的关键一年,组网进程加速,一年要发射6颗卫星。据专家介绍,“北斗”的组网进程比“伽利略”要早2~3年。且让我们拭目以待,“北斗”将会给我们带来怎样的惊喜。

编辑:军事行情 本文来源:原则性最大相对误差约1米,俄称中国今年将发出

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