北斗卫星定位系统

北斗卫星定位系统

北斗卫星导航系统致力于向全球使用者提供高质量的定位,导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的使用者,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。导航精度上不逊于欧美之外,北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题,这就是北斗的特色服务,靠北斗一个终端你就可以走遍天下。
  • 中文名称
    北斗卫星定位系统
  • 外文名称
    BeiDou Navigation Satellite System-"BDS"
  • 自主性
    中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统
  • 渐进性
    中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展

系统服务

北斗卫星导航系统致力于向全球使用者提供高质量的定位,导航和授时服务,包括开放服务和授

权服务两种方北斗卫星导航系统示意图

发展趋势  式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精

度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的使用者,提供定位、测速

、授时和通信服务以及系统完好性信息。 导航精度上不逊于欧美之外,北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题,这就是北斗的特色服务,靠北斗一个终端你就可以走遍天下。

据讯息人士透露,国务院总理李克强22日至23日访问巴基斯坦期间,中巴双方将签署有关北斗系统在巴使用的合作协定。日前,巴基斯坦媒体报道,中国北京北斗星通导航技术股份有限公司将斥资数千万美元,在巴基斯坦建立地面站网,强化北斗系统的定位精确度。  其次,全国政协副主席、中国科学技术部部长万钢日前透露,

2013年将中国在东盟各国合作建设北斗系统地面站网。而根据中国卫星导航定位协会最新预测资料,到2015年,我国卫星导航与位置服务产业产值将超过2250亿元,至2020年则将超过4000亿元。

系统评价

北斗导航终端与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比,优势在于简讯服务和导航结合,增加了通讯功能;

全天候快速定位,极少的通信盲区,精度与GPS相当。向全世界提供的服务都是免费的,在提供无源定位导航和授时等服务时,使用者数量没有限製,且与GPS兼容;特别适合集团使用者大範围监控与管理,以及无依托地区资料採集使用者资料传输套用;独特的中心节点式定位处理和指挥型使用者机设计,可同时解决“我在哪?”和“你在哪?”;自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、稳定,适合关键部门套用。

发展历程

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施,中国高度重视卫星导航系统的建设,北斗卫星导航系统示意图

一直在努力探索和发展拥有自主智慧产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功套用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显着的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球套用需求,我国啓动实施了北斗卫星导航系统建设。

建设原则

北斗卫星导航系统的建设与发展,以套用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、套用、效益,遵循以下建设原则:

开放性

北斗卫星导航系统的建设、发展和套用将对全世界开放,为全球使用者提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。

自主性

中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球使用者提供服务。

兼容性

在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)架构下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有使用者都能享受到卫星导航发展的成果。

渐进性

中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。

建设计画

“北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项,其工程代北斗导航卫星行走轨迹

号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。我国结合国情,科学、合理地提出并製订自主研製实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研製一些地面套用基础设施设备等;第二步是到2012年,计画发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(即“北斗二号”区域系统);第三步是到2020年,建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

建设目标

中国作为开发中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主智慧产权的卫星导航定位系统。北斗卫星定位系统

2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。这个系统具备在中国及其周边地区範围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。

中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为10纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权使用者提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

中国计画2012年左右,“北斗”系统将覆盖亚太地区,2020年左右覆盖全球。我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射十六颗北斗导航卫星。根据系统建设整体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

系统套用

车辆定位

2013年1月14日,交通运输部有讯息传出,2013年3月底前,江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津9个示範省市区80%以上的大客车、旅游包车和危险品运输车辆,都要安装北斗导航系统的车载终端。这是我国北斗卫星导航系统专项啓动后首个民用示範工程。该项目作为全国北斗套用的“试验田”,计画用2年时间,在9个示範省市区建设7个套用系统和一套支撑平台,安装8万台北斗终端。

地质灾害监测

2013年北斗导航将对北京全市範围内的1141个地质灾害点,完成地质灾害监测预警全覆盖。北斗导航技术的地质灾害监测预警已在密云设立了32个监测点,作为北京市完成“全覆盖”前的示範工程。随着预警系统的建成和完善,北斗导航将能实现对5毫米以上地面变动的监测和预警,让有关部门和市民提前做好防灾準备。

北斗进展

三步进展

中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称,按照“质量、安全、套用、效益”的总要求,北斗卫星导航系统北斗导航卫星

按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下:

第一步:2000年建成了北斗卫星导航试验系统,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第二步:建设北斗卫星导航系统,2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

第三步:2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。

全面测试

中国北斗卫星导航系统建设已进入关键时期,2011年10月将完成全面测试,具备向我国大部分地区提供初始服务的条件,2012年可为亚太地区使用者提供服务。

2011年5月18日,中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在上海开幕的第二届中国卫星导航学术年会上表示,我国将积极推动各项政策举措,促进北斗卫星导航系统建设套用又好又快发展,2012年底以前我国还将发射约8颗北斗导航卫星,建成覆盖亚太地区的北斗区域卫星导航系统,除部分卫星用于系统试验验证和信号测试外,已构成“3 3”基本系统。我国北斗卫星导航系统建设已进入关键时期。

系统地面段已完成设备研製和安装调试,各项功能运行正常,使用者段也已完成测试终端研製。今年将发射3—4颗组网卫星,为我国及周边大部分地区初步提供连续无源定位、导航和授时服务,以及短报文通信服务。明年将发射5—6颗组网卫星,为亚太地区使用者提供无源定位、导航和授时服务,以及覆盖更广的位置报告服务。

为确保北斗系统实现发展目标,促进北斗套用质量效益,有关部门将积极推动各项政策举措,促进系统建设套用又好又快发展。

在系统服务方面,北斗系统将按计画建成,为全球使用者提供免费、高质量、高可靠服务,并持续提升性能。

在套用产业化方面,将逐步发布北斗公开服务接口控製档案,加大核心晶片等基础产品技术攻关力度,加快推进北斗行业和区域示範项目,推进以北斗为核心的位置服务产业。

在关键技术攻关方面,持续推动系统建设与套用技术攻关,形成产、学、研、用体系,进一步加强基础学科研究和学术交流;在国际合作方面,积极参与全球卫星导航系统性能监测研究,推动北斗与其他卫星导航系统兼容与互操作,逐步融入国际民航、海事等标準体系。

全面覆盖

2011年12月27日上午10时,国务院新闻办公室组织召开北斗卫星导航系统首次新闻发布会。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示,2020年左右,北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。

冉承其表示,目前,北斗卫星导航系统已经发射了10颗卫星,建成了基本系统。系统在保留北斗卫星导航试验系统有源定位和短报文通信服务,同时,从今天开始,向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。目前的定位精度为25米。到2012年年底,北斗系统基本建成后将提供正式运行服务,届时覆盖区内定位精度达到10米。

北斗系统在国防上的套用,能使作战效能提高100-1000倍,作战费效比提高10-50倍,大大提高国防能力和减少国防经济的负担。

北斗将在智慧型交通、路况信息管理、道路堵塞治理、车辆监控和车辆自主导航方面有广泛的套用前景。配上接收机的话,可以準确地知道他的位置,并告诉公安系统包括监护者,从而实现即时监控。

北斗一代

一代介绍

“北斗”卫星导航试验系统(也称“双星定位导航系统”)为我国“九五”列项,其工程代号取名为“北斗一号”,其方案于1983年提出。2003年5月25日零时34分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功地将第三颗“北斗一号”卫星送入太空。前两颗卫星分别于2000年10月31日和12月21日发射升空,运行至今导航定位系统工作稳定,状态良好。这次发射的是导航定位系统的备份星,它与前两颗“北斗一号”工作星组成了完整的卫星导航定位系统,确保全天候、全天时提供卫星导航信息。这标志着我国成为继美国GPS和俄罗斯的GLONASS后,在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家,该系统建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。2007年2月3日,“北斗一号”第四颗卫星发射成功,不仅作为早期三颗卫星的备份,同时还将卫星导航定位系统的相关试验。目前,已组成了完整的卫星导航定位系统,确保全天候、全天时提供卫星导航资讯。

“北斗一号”是利用地球同步卫星为使用者提供快速定位、简短数位报文通信和授时服务的发射现场

一种全天候、区域性的卫星定位系统。系统由两颗地球静止卫星(80°E和140°E)、一颗在轨备份卫星(110.50°E)、中心控製系统、标校系统和各类使用者机等部分组成。其工作频率为2491.75MHz,系统能容纳的使用者数为每小时540000户。具有卫星数量少、投资小、使用者设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。

“北斗一号”就性能来说,和美国GPS相比差距甚大。第一,覆盖範围也不过是初步具备了我国周边地区的定位能力,与GPS的全球定位相差甚远。第二,定位精度低,定位精度最高20米,而GPS可以到10米以内。第三,由于採用卫星无线电测定体製,使用者终端机工作时要传送无线电信号,会被敌方无线电侦测设备发现,不适合军用。第四,无法在高速移动平台上使用,这限製了它在航空和陆地运输上的套用。但最重要的是,“北斗一号”是我国独立自主建立的卫星导航系统,它的研製成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位,解决了中国自主卫星导航系统的有无问题。它是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。此外,该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。以“北斗”导航试验系统为基础,我国开始逐步实施“北斗”卫星导航系统的建设,首先满足中国及其周边地区的导航定位需求,并进行系统的组网和测试,逐步扩展为全球卫星导航定位系统。

发展过程

2000年10月31日,中国自行研製的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射成功。这颗卫星採用的是“长征三号甲”运载火箭。该卫星已圆满结束任务。

2000年12月21日,20世纪中国航天最后一次发射获得圆满成功。中国航天人以全年5战5捷的优异成绩向20世纪道别。

2000年12月21日0时20分,我国自行研製的第二颗“北斗导航试验卫星”,在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空,并準确进入预定轨道。它与同年10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起,构成了“北斗导航系统”。这标志着将拥有自主研製的第一代卫星导航定位系统。“北斗导航试验卫星”和“长征三号甲”运载火箭,由航天科技集团所属空间技术研究院和运载火箭技术研究院研製。这次发射是我国长征系列运载火箭第六十四次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天发射连续第二十二次获得成功。

2003年5月25日,我国在西昌卫星发射中心用长征3A运载火箭,成功地将第三颗北斗导航定位卫星送入太空。这标志着我国已自主建立了完善的卫星导航系统,对我国国民经济建设将起到积极作用。

2007年2月3日零时28分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将北斗导航试验卫星送入太空。该北斗导航试验卫星在西昌卫星发射中心发射升空后,因太阳帆板展开时发生故障,造成卫星不能正常运行。

2007年4月11日,经过航天科研人员60天的鏖战,2月3日发射升空的北斗导航试验卫星故障已被排除,卫星运行姿态良好,星上仪器工作正常,已转入在轨长期管理。

自身特点

1)“北斗”具有定位和通信双重作用,具备的简讯通讯功能就是GPS所不具备的。

2)“北斗”定位精度20米左右。

3)目前“北斗”终端价格已经趋于GPS终端价格。

4).採用接收终端不需铺设地面基站。

5)灾难中心的船只一秒锺就可以发出信息。

优势介绍

1、覆盖範围:北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖範围东经约70°一140°,北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。

2、卫星数量和轨道特徵:北斗导航系统是在地球赤道平面上设定2颗地球同步颗卫卫星且两颗卫星间的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设定24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。航卫星为準同步轨道,绕地球一周11小时58分。

3、定位精度:北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m,C/A码目前己由25-100m提高到12m,授时精度日前约20ns。

4、使用者容量:北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统,使用者设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控製系统的询问信号,还要求使用者设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的使用者容量取决于使用者允许的信道阻塞率、询问信号速率和使用者的回响频率。因此,北斗导航系统的使用者设备容量是有限的。GPS是单向测距系统,使用者设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS的使用者设备容量是无限的。

5、生存能力:和所有导航定位卫星系统一样,“北斗一号”基于中心控製系统和卫星的工作,但是“北斗一号”对中心控製系统的依赖性明显要大很多,因为定位解算在那裏而不是由使用者设备完成的。为了弥补这种系统易损性,GPS正在发展星际横向资料链技术,使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而北斗一号系统从原理上排除了这种可能性,一旦中心控製系统受损,系统就不能继续工作了。

7、即时性:“北斗一号”使用者的定位申请要送回中心控製系统,中心控製系统解算出使用者的三维位置资料之后再发回使用者,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控製系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。

北斗二代

二代介绍

北斗导航标志

《2006年中国航天白皮书》宣布将在未来5年啓动五大航天工程,其中具有军事用途的第二代“北斗”卫星导航系统将在4年内完成部署。有专家表示,二代“北斗”卫星系统部署完成后,中国将能对小目标发动精準攻击,而美国也有媒体认为中国用北斗计画来压製美国卫星的军事优势。随着我国综合国力的提升和卫星导航定位系统全面渗透普通人的生活,还有科索沃战争和第二次海湾战争美国GPS製导高精度打击武器的诱惑,构建一个类似GPS的全球卫星导航定位系统开始提上日程,从2007年开始正式建设“北斗”卫星导航定位系统(“北斗二号”)。

“北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星,足足要比GPS多出11颗。按照规划,“北斗”卫星导航定位系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,採用“东方红”-3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成,27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上,轨道高度21500公裏。“北斗”卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位,测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务则是军事用途的马甲,将向授权使用者提供更安全与更高精度的定位,测速,授时服务,外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。

2011年12月2日清晨5时07分,我国“北斗二号”卫星导航系统的第十颗卫星成功发射。此前,第一、第二颗“北斗二号”卫星分别于2007年4月和2009年4月发射。卫星发射时间间隔越来越短,预示着“北斗二号”正在加速组网。

发展过程

2007年4月14日4时11分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将一颗北斗导航卫星送北斗卫星导航系统示意图

入太空。约14分锺后,星箭分离。西安卫星测控中心传来的资料表明,卫星準确进入预定轨道。

2009年4月15日零时16分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第2颗北斗导航卫星送入预定轨道。

2010年1月17日0时12分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道,这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步,卫星组网正按计画稳步推进。

据中国卫星导航工程中心负责人介绍,我国正在实施北斗卫星导航系统(COMPASS,中文音译名称BeiDou)建设工作,规划相继发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。 建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。此前,已成功发射了两颗北斗导航卫星,这一颗卫星为静止轨道卫星。按照建设规划,2012年左右,北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的导航、授时和短报文通信服务能力。2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

2010年6月2日晚23时53分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第四颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道。

2010年8月1日5时30分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲

”运载火箭,成功发射第五颗北斗导航卫星。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星,也是中国今年连续发射的第3颗北斗导航系统组网卫星。此次发射的卫星及其运载火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研製。本次卫星发射也是中国“长征”系列运载火箭第126次航天飞行。

台北时间2010年11月1日0时26分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将第六颗北斗导航卫星送入太空,这是我国今年连续发射的第4颗北斗导航系统组网卫星。在这次发射中,中国卫星导航系统管理办公室首次在运载火箭上使用了北斗卫星导航系统标志。蓝色圆形标志包含有北斗七星、司南、格线化地球等元素以及北斗卫星导航系统的中英文名称,表明北斗系统星地一体,为全球提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务的行业特点,展示其开放兼容、走向世界、服务全球的建设宗旨。这是长征系列运载火箭的第133次飞行。

台北时间2010年12月18日4时20分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号甲运载火箭,成功将第7颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。至此,2010年我国共进行了15次成功发射,创历史新高,而这样的发射密度在国际上美俄相当。

的第七颗北斗导航卫星是一颗倾斜地球同步轨道卫星,也是我国今年连续发射的第5颗北斗导航系统组网卫星。第七颗北斗导航卫星的成功发射,表明北斗卫星导航系统组网建设正按计画顺利推进,今后几年将持续进行组网发射。我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3 3”基本系统 (即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星),在轨验证和系统联调后,将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。这次发射的卫星和火箭分别由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和中国运载火箭技术研究院研製。这是长征系列运载火箭的第137次飞行。

2011年7月27日5时44分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第九颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道,这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星。这次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了坚实一步。

北斗卫星导航系统发射现场

2011年12月2日清晨5时07分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,将中国第十颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统组网的第五颗倾斜地球同步轨道卫星,此次第十颗北斗导航卫星的成功发射,标志着中国北斗区域卫星导航系统建设又迈出重要一步。次卫星发射是中国“长征”系列运载火箭第153次航天飞行。

按照“三步走”的发展战略,明年年底前,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。

2012年2月25日凌晨0时12分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第十一颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道。这是一颗地球静止轨道卫星,也是中国2012年发射的首颗北斗导航系统组网卫星。这是中国“长征”系列运载火箭第158次航天飞行。

2012年4月30日,台北时间凌晨4时50分,中国在西昌卫星用“长征三号乙”运载火箭将中国第十二、第十三颗北斗导航系统组网卫星顺利送入太空预定转移轨道。这是中国北斗卫星导航系统首次採用“一箭双星”方式发射导航卫星,也是中国首次採用“一箭双星”方式发射两颗地球中高轨道卫星。这是中国“长征”系列运载火箭第160次航天飞行。

2012年9月19日3时10分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,採用一箭双星方式,成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这是我国第二次採用一箭双星方式发射北斗导航卫星,也是今年北斗卫星导航系统组网的第三次发射。此次北斗导航卫星的成功发射,标志着我国北斗卫星导航系统快速组网技术日臻成熟。

2012年10月25日23时33分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”火箭,成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。这是我国二代北斗导航工程的最后一颗卫星,这是长征系列运载火箭的第170次发射。至此,我国北斗导航工程区域组网顺利完成。

技术突破

在第三届中国卫星导航学术年会上,国防科技大学卫星导航研发中心又献捷报:该中心突破多项核心关键技术,一举攻克系统“高精度指标”“抗干扰能力”两大关键技术难题。

该校卫星导航研发中心通过多年攻关,在信号捕获技术、信号跟蹤技术、高精度授时技术等方面先后取得多项重大突破,研製成功新一代监测接收机、地面中心站测量系统等重要设备,关键技术指标达到国际领先水準,有力地支撑了我国北斗二代卫星导航系统设计精度的实现。又凭借在电磁对抗领域多年积累的深厚功底,他们很快掌握了电磁干扰特徵,创新性地提出了国际领先的技术方案,仅用不到半年时间就研製成功卫星抗干扰设备,实现了我国卫星系统抗干扰技术的重大突破,并开发出适用于卫星、飞机、飞弹等各种平台使用的抗干扰产品。

实际套用

军用功能

“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似,如:飞机、飞弹、水面舰艇和潜艇的定位导航;弹道飞弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位,以缩短反应时间;人员搜救、水上排雷定位等。

这项功能用在军事上,意味着可主动进行各级部队的定位,也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统,除了可供自身定位导航外,高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置,并传递相关命令,对任务的执行有相当大的助益。换言之,大陆可利用“北斗”卫星导航定位系统执行部队指挥与管製及战场管理。

民用功能

个人位置服务

当你进入不熟悉的地方时,你可以使用装有北斗卫星导航接收晶片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。

气象套用

北斗导航卫星气象套用的开展,可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测,也可以提高空间天气预警业务水準,提升我国气象防灾减灾的能力。

除此之外,北斗导航卫星系统的气象套用对推动北斗导航卫星创新套用和产业拓展也具有重要的影响。

道路交通管理

卫星导航将有利于减缓交通阻塞,提升道路交通管理水準。通过在车辆上安装卫星导航接收机和资料发射机,车辆的位置信息就能在几秒锺内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。

铁路智慧型交通

卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如,在铁路运输领域,通过安装卫星导航终端设备,可极大缩短列车行驶间隔时间,降低运输成本,有效提高运输效率。未来,北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务,促进铁路交通的现代化,实现传统调度向智慧型交通管理的转型。

海运和水运

海运和水运是全世界最广泛的运输方式之一,也是卫星导航最早套用的领域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行驶的各类船舶大多都安装了卫星导航终端设备,使海上和水路运输更为高效和安全。北斗卫星导航系统将在任何天气条件下,为水上航行船舶提供导航定位和安全保障。同时,北斗卫星导航系统特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。

航空运输

当飞机在机场跑道着陆时,最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势,可即时确定飞机的瞬时位置,有效减小飞机之间的安全距离,甚至在大雾天气情况下,可以实现自动盲降,极大提高飞行安全和机场运营效率。通过将北斗卫星导航系统与其他系统的有效结合,将为航空运输提供更多的安全保障。

应急救援

卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜寻救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时,救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外,还具备短报文通信功能,通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况,有效缩短救援搜寻时间,提高抢险救灾时效,大大减少人民生命财产损失。

覆盖全球

“第一代卫星导航系统在我国卫星导航系统建设中是一个起步阶段,可以说是用很少的资金投入,打破了国外卫星导航领域的垄断,填补了我国卫星导航领域的空白。但是由于本身原理上的限製,只能是一个区域卫星导航定位系统,无法发展成像GPS那样的全球卫星系统。所以在第一代导航系统建设的同时,中国也同时开始了第二代卫星导航系统的建设论证。”李长江介绍道:“从1997年底开始起步,经过充分、周密的论证,2004年9月,第二代导航系统——北斗卫星导航系统建设被批準实施。”

“我们的策略是‘解决急需,兼顾长远;先区域,后全球’。”谢军说,因此,第二代系统的建设分为几步走:首先,完成一期工程,建成区域卫星导航系统。在我国重点地区提供基本的导航、定位、授时服务,满足急需。同时为套用开发全球系统建设奠定基础。

“这一阶段,对于我们搞卫星系统的来说,就是要在2012年把区域系统的卫星全部发射上天,其中包括地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜同步轨道(IGSO)卫星、中圆轨道(MEO)卫星。到目前为止,我们已经发射了7颗北斗导航卫星。2011年将发射4颗,2012年发射5颗。按照规划,当2011年4月第三颗倾斜同步轨道(IGSO)卫星发射后,北斗系统就已经可以形成区域导航定位能力。当2012年完成所有区域系统卫星发射后,一是我们的区域导航将更加稳固,可靠性稳健性将更强。卫星更多,自然可提供更快更準的服务。二是在全球轨道上部署了我们的导航卫星,佔有全球卫星导航频率资源。”

对于这一点,谢军解释说:“首先,卫星上天需要轨道位置,就好比停车要有个停车位;其次,系统运行需要频率资源。而这两样,现在都是资源紧张,争夺激烈。比如说,导航卫星的频率资源大部分被美国的GPS佔有,俄罗斯的格罗纳斯也佔了一部分,中国和欧盟就只能见缝插针,因此北斗系统和伽利略系统计画使用的频率互有重叠。在这种情况下,谁先使用这个频率谁就佔据了这个频率资源。”

其次,在2015年前,完成全球系统建设的在轨飞行技术试验工作,全面解决二期工程的关键技术。之后,2020年前,完成二期工程,建成与国外先进卫星导航系统技术服务相当的全球卫星导航系统。到时,北斗系统的空间段将由30多颗不同轨道类型的卫星组成。据了解,目前二期工程的建设工作已经啓动。对于北斗系统具有的特点和优势,李长江分析说,在一期工程完成之后:

第一,北斗导航系统可以提供导航定位服务,其精度可以达到重点地区水準10米,高程10米,其他大部分地区水準20米,高程20米;测速精度优于0.2米/秒。这和美国GPS的水準是差不多的。

第二,授时服务。授时精度可达到单向优于50纳秒,双向优于10纳秒。

第三,短报文通信服务。这一功能能够保证在我国及周边地区具备每次120个汉字的简讯息交换能力。“一代系统的使用者不少,用得也很好,我们不能建设了二代系统,一代就废了。所以,我们要做到二代兼有一代的功能,也有短报文通信能力。”

第四,具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力;系统的导航定位使用者容量不再受到限製,并且保证使用者设备的体积小、质量轻、功耗低,满足手持、机载、星载、弹载等各种载体需要。

在二期工程完成之后,北斗导航系统服务範围将由我国及周边地区向全球扩展,导航定位精度将提高,全球区域达到水準5米,高程8米。此外,系统安全性能将进一步提高,短报文通信性能也将得到进一步改善。

北斗卫星定位系统示意图

李长江说:“系统建成后,最重要的当然是套用了。在民用领域,我估计2012年完成区域系统的卫星发射后,到2013年,老百姓就可以开始使用北斗系统。目前,在建的北斗卫星导航系统除空间段卫星系统、地面运控系统外,使用者套用系统也在大力建设之中。我国已经把北斗系统使用者终端机的开发作为推广套用的重要内容,不少国内厂商都在积极研製基于北斗系统的轻便、实用的使用者终端设备。”

孙家栋院士撰文指出,在与国外导航系统竞争的情况下,在较短时间内完成北斗在国家经济安全领域的推广套用和在大众市场的迅速扩展,还面临不少挑战:首先就是必须拥有核心自主智慧产权的接收机晶片——自主智慧产权的挑战是不言而喻的。

其次,必须提出有竞争力的套用解决方案和规模推广策略——目前,GPS已佔据我国卫星导航套用绝大部分市场,在这种情况下,北斗系统产业化面临巨大挑战。我国拥有全球卫星导航套用的最大市场,紧紧抓住套用的基础市场,充分发挥北斗服务特色,创造性地提出套用解决方案和规模化推广策略,是北斗系统套用推广和产业化的关键。

未来发展

发展进程

较“北斗一号”,“北斗二号”在诸多方面具有优势,可以有效避免遭受电磁干扰和攻击,实现无源定位,精确度大大提高,“北斗一号”精确度在10米之内,而“北斗二号”可以精确到“釐米”之内。

随着北斗2号的发射成功,中国自主研製的北斗卫星导航系统从2009年起进入了组网高峰期,预计在2020年左右形成覆盖全球的卫星导航定位系统。2009年将有多颗卫星发射升空,3年内完成系统组网,并具备基本的运行能力。在此基础上将逐步发展到为全球服务。

在建的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,军事定位达到釐米级,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权使用者提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着“北斗一号”卫星导航定位系统的推广套用,中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统(CNSS)。

中国将本着开放、独立、兼容、渐进的原则,发展自主的全球卫星导航系统,其“三步走”发展路线图为:第一步,从2000年到2003年,我国建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航试验系统,成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步,建设北斗卫星导航系统,于2012年前形成我国及周边地区的覆盖能力。第三步,于2020年左右,北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类使用者终端构成的大型航天系统,技术复杂、规模庞大,其建设套用将实现我国航天从单星研製向组批生产、从保单星成功向组网成功、从以卫星为核心向以系统为核心、从面向行业使用者向大众使用者的历史性转型,开啓我国航天事业的新征程,并将对维护我国国家安全、推动经济社会科技文化全面发展提供重要保障。

面临挑战

一、部署进度的比拼。四大全球系统部署的时间进度是个重大考验,捷足先登是成功的第一步。GPS在这方面遥遥领先,GLONASS正在恢复建设中,Galileo遭遇资金困境,北斗系统若要抢佔市场,在系统部署方面面临挑战。

二、卫星性能的竞争。导航卫星设计和研製水準决定着系统的性能,目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水準,在未来发展中要不断自主创新,争取在国际导航卫星研製领域处于领先地位。

三、系统发展的博弈。未来卫星导航系统需要持续的发展建设,以满足使用者要求;需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广,以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中佔据优势地位。

合作交流

为使北斗卫星导航系统为全球提供高质量的定位、导航和授时服务,推动世界卫星导航领域技术和套用的发展,我国在频率协调、兼容与互操作、卫星导航标準等方面积极开展了国际交流与合作。

目前,我国正在开展与GPS、GLONASS和GALILEO等其他卫星导航系统的频率协调,参与国际电信联盟(ITU)工作组、研究组和世界无线电通信大会(WRC)的各项活动。

北斗卫星导航系统作为全球导航卫星系统国际委员会(ICG)的重要成员,参加了ICG历届大会和供应商论坛,与有关国家、区域机构和国际组织开展了广泛交流,推动了卫星导航系统及其套用的发展。2007年,北斗卫星导航系统成为ICG确定的四大全球导航卫星系统核心供应商之一。2009年第四届ICG大会期间,我国全面介绍了北斗卫星导航系统的建设、套用与发展情况,并表达了主办2012年第七届ICG大会的意愿。

作为拥有自主卫星导航系统的国家,中国希望通过ICG等国际多边和双边渠道,积极探讨在兼容与互操作、卫星导航标準製定、卫星导航性能增强、时间空间基準、套用开发、科学研究等方面开展国际合作的可能,以推动世界卫星导航事业的蓬勃发展。

战略意义

北斗当年论证的时候,国家地震局地震研究所的一位研究员出了论证报告就谈这个问题的,北斗系统将成为一个生命线工程,就和人类生存活动相关的一些工程,比如说大地震,地震后我们所有的有线系统都可能失去功能,而北斗系统作为一个卫星监视系统既可以有及时的位置报告,又可通信,比如说海啸,实际上是由地震引起的,北斗去做救援是非常有用的,它可以及时地传送位置和与位置有关的相关信息,我们可把信息传送给有关部门。价格问题,随着使用者业务的开展,成本一定会降下来。所以说北斗是平民化的。

北斗一号的潜力所在,主要在定位通信综合领域上,对这种综合功能有需求的领域都会得到充分的套用,现在仅有定位需要的客户,对北斗的需要不迫切。但是对于既需要位置又需要把位置传递出去的使用者,北斗卫星导航定位系统是非常有用的。

相比GPS

GPS简介

GPS英文全称为“Global Positioning System”,中文翻译为“全球定位系统”,又称“全球卫星定位系统”,是一个中北斗卫星导航系统优点示意图

距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供準确的定位、测速和高精度的时间标準。系统由美国国防部研製和维护,可满足位于全球任何地方或近地空间的军事使用者连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星;地面上的1个主控站、3个资料注入站和5个监测站及作为使用者端的GPS接收机。最少只需其中4颗卫星,就能迅速确定使用者端在地球上所处的位置及海拔高度;所能联接到的卫星数越多,解码出来的位置就越精确。

短报文服务

2012年12月27日上午,北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其表示,北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上,向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。这是北斗系统建设和套用的一个裏程碑。

覆盖範围

北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统,覆盖範围东经约70°~140°,北纬5°~55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统,能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。

数量轨道

北斗导航系统是在地球赤道平面上设定2颗地球同步卫星,卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设定24颗卫星,轨道赤道倾角55°,轨道面赤道角距60°。GPS导航卫星轨道为準同步轨道,绕地球一周11小时58分。

定位原理

北斗导航系统是主动式双向测距二维导航,地面中心控製系统解算,供使用者三维定位资料。GPS是被动式伪码单向测距三维导航,由使用者设备独立解算自己三维定位资料。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题,一是使用者定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上相当不利,另一方面由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

定位精度

北斗导航系统三维定位精度约几十米,授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前已由16m提高到6m,C/A码目前已由25-100m提高到12m,授时精度目前约20ns。

使用者容量

北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统,使用者设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控製系统的询问信号,还要求使用者设备向同步卫星发射应答信号,这样,系统的使用者容量取决于使用者允许的信道阻塞率、询问信号速率和使用者的回响频率。因此,北斗导航系统的使用者设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统,使用者设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位,因此GPS的使用者设备容量是无限的。

即时效果

“北斗一号”使用者的定位申请要送回中心控製系统,中心控製系统解算出使用者的三维位置资料之后再发回使用者,其间要经过地球静止卫星走一个来回,再加上卫星转发,中心控製系统的处理,时间延迟就更长了,因此对于高速运动体,就加大了定位的误差。此外,“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点,其具备的简讯通讯功能就是GPS所不具备的。

终端配套

2012年12月27日,国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行啓动,标志着我国自主卫星导航产业发展进入崭新的发展阶段。其中,卫星导航专用ASIC硬体结合国产套用处理器的方案,成为北斗卫星导航晶片一项重大突破。该处理器由我国本土IC设计公司研发,具有完全自主智慧产权并已实现规模套用,一举打破了电子终端产品行业普遍採用国外处理器局面。

卫星导航终端中採用的导航基带及射频晶片,是技术含量及附加值最高的环节,直接影响到整个产业的发展。在导航基带中,一般通过导航专用ASIC硬体电路结合套用处理器的方案来实现。此前的套用处理器多选用国外公司ARM处理器晶片核,需向国外支付IP核使用许可费用的同时,技术还受製于人,无法彻底解决产业安全及保密安全问题。

而通过设立重大专项套用推广与产业化项目等方式,北斗多模导航基带及射频晶片国产化现已实现,中国人自己的套用处理器也在北斗多模导航晶片中得到规模套用。

目前的BD/GPS多模基带晶片解决方案中,卫星导航专用ASIC硬体结合国产套用处理器打造出了一颗真正意义的“中国芯”。该套用处理器为国内完全自主开发的CPU/DSP核,包括指令集、编译器等软体工具链以及所有关键技术,均拥有100%的中国自主智慧产权。其拥有国际领先水準的多执行绪处理器架构,可共享很多硬体资源,并在提供相当多核处理器处理能力的同时,节省晶片成本。

而基于该国产处理器卫星导航晶片方案的模组,是目前全球体积最小的BD/GPS双模模组,具有定位精度高、啓动时间快及功耗低等特点。

频道之争

中欧这场卫星定位系统频道之争,源于欧盟于2002年起决定以伽利略定位系统(Galileo Positioning System),来打破美国的全球定位系统(GPS)在民用导航领域的垄断局面,并于来年邀请中国加入伽利略计画,让中国成为第一个非欧盟的参与国。

根据中欧双方合作协定,中方承诺投入2.3亿欧元的巨额资金。但进入2005年,据中通社报道,德国总理默克尔及法国总统萨科奇等亲美政治人物上台,美国同意在技术上支持伽利略的开发,继之欧盟排挤中国,投入巨额资金,中国进不到伽利略计画的决策机构,在技术合作开发上也被欧洲航天局故意设定阻挡。

中国遂开始把注意力转移到沉寂数年的北斗卫星导航定位系统上。中国于2006年11月对外宣布,将开发自己的全球卫星导航和定位系统,到2007年底,覆盖全球的北斗二号系统计画浮出水面。但欧盟却直至2008年,伽利略系统的第二颗实验卫星才升空,比最初计画延后整整五年。

此外,北斗卫星导航定位系统技术上比伽利略更先进,定位精度甚至达到0.5公尺级。但由于北斗卫星导航定位系统的频道与伽利略计画重叠,引发欧盟官员抗议。按照国际电信联盟通用的程式,中国已经向该组织通报了準备使用的卫星发射频率,这一频率正好是伽利略系统準备用于公共管理服务的频率。中国航空技术专家指出,按照“先用先赢”的国际法原则,中国和欧盟成了此频率的竞争者。

其他系统

全球定位系统(GPS)

格洛纳斯系统(ГЛОНАСС/GLONASS)

伽利略卫星定位系统(GALILEO)

準天顶卫星系统(QZSS)

啓动建设

2012年8月3日,解放军总参谋部与国家识别认可监督管理委员会在北京举行战略合作协定签约仪式。我国将用3年时间建立起一个“法规配套、标準统一、布局合理、军民结合”的“北斗”导航检测识别体系,以期全面提升“北斗”导航定位产品的核心竞争力,确保“北斗”导航系统运行安全。

“北斗”导航定位系统已经有11颗卫星在轨运行,拥有12万军民使用者。到2020年前,“北斗”导航定位系统卫星数量将达到30颗以上,导航定位範围也将由区域拓展到全球,其设计性能将与美国第三代GPS导航定位系统相当。

随着“北斗”导航定位系统的建设发展,“北斗”导航套用即将迎来“规模化、社会化、产业化、国际北斗导航系统

化”的重大历史机遇,也提出了新的要求。按照军地双方签署的协定,我国将在2015年前完成“北斗”导航产品标準、民用服务资质等法规体系建设,形成权威、统一的标準体系。同时在北京建设1个国家级检测中心,在全国按区域建设7个区域级授权检测中心,加快推动“北斗”导航检测识别进入国家识别认可体系,相关检测标準进入国家标準系列。

建立起“北斗”导航检测识别体系,既是“北斗”系统坚持军民融合式发展的具体举措,也对建立“北斗”品牌,加速推进“北斗”产品的产业化、标準化起到重要作用。

科研历程

1983年提出导航定位构想,1994年全面啓动北斗导航系统研製,2012年底14颗卫星覆盖亚太,2020年将建成30多颗卫星、覆盖全球的大型北斗卫星导航系统……

在一代代北斗人的奋战征程上,有这样一个年轻团队:平均年龄不到30岁,却成为北斗卫星导航系统建设的国家队主力军;从一个三人的课题组,到如今成长为卫星导航系统重大专项导航技术方向专家组组长单位;18年来,他们从诸强逐鹿北斗的“观察员”,成长为国内唯一同时担任系统核心体製、卫星关键载荷、运控主体、测试设备研製任务的单位。

他们就是国防科技大学电子科学与工程学院北斗青年科研团队。

拥有“千裏眼”是中华民族的千年传说,更是一直未能实现的千年期盼。

1994年,美国在全球首先建成GPS卫星定位系统,开启电脑,地球上任何角落难逃“法眼”;开啓导航,就能轻松体验“人在路上走,蹤于图中游”。

“千裏眼”被美国GPS提前实现,让国防科大几位年轻人内心深受震撼,决心打造中国人自己的“千裏眼”!

他们开始密切跟蹤国际先进导航技术发展趋势和最新成果,这群矢志于导航领域的国防科大人,很快融入中国北斗卫星导航系统建设中。

上世纪90年代初,卫星与地面站的信号接收与传输技术10年攻关未果。刚满而立之年、时任该校电子技术系总工、现任副校长的庄钊文教授带领几位青年博士临危受命,展开了他们18年北斗征程的“排星布阵”。

18年斗转星移,18年艰辛付出,中国成为继美俄之后世界上第三个掌握卫星导航技术的国家,该团队突破北斗一号地面中心站关键技术瓶颈,在国内率先研製成功北斗一号手持使用者机系列,到今天成为中国第二代卫星导航定位系统国家重大科技专项主力军之一,为覆盖亚太地区的北斗二号卫星导航系统的正式开通做出了突出贡献。

18年前,中国卫星导航系统建设遇到一大技术瓶颈,亟待突破。3位平均年龄不到26岁的在读博士生王飞雪、雍少为和欧钢,在导师庄钊文教授的指导下,提出了一种全新的解决方案,他们将这份旨在解决信号传输与接收难题的“全数位化快速捕获信号与接收技术方案”呈给了中国卫星测量控製技术奠基人之一、中科院陈芳允院士。

当时,虽然数位技术刚初露峥嵘,但他们却敏锐地发现数位技术的星火燎原之势。

半年后,他们带着一笔4万元鼓励尝试经费和一台当时较先进的台式电脑回到了学校。

没有实验场地,他们找学院借资料室;没有设备,他们找各课题组东挪西凑。就这样,在庄钊文教授的悉心指导下,三名博士生干得热火朝天,孵化了该团队的雏形。

3年过后,北京星地对接现场。当看到显示器上脉沖闪闪、捕捉信号成功的那一幕,在场20多位这一领域的专家无论如何不敢相信:10年来未能解决的瓶颈技术,竟被他们仅用3年完美破解。他们的成果,一举打破了国外在这这一核心技术上的封锁与垄断,为中国拥有自主卫星导航定位技术的国家做出了重要贡献。

如今,承载了该技术的“北斗一号”全数位快捕与信号接收系统已“零故障”连续安全运行了十余年。

“追逐‘北斗梦’,首先要勇于追求卓越!”採访中,王飞雪主任这样说。

2007年,中国一颗北斗卫星在试运行过程中,受到强烈干扰,导致信号传输中断。专家分析原因,认为复杂电磁环境是“罪魁祸首”。如3个月内不能解决问题,即将组网的数十颗卫星发射将无限期延后,已发射的卫星将无法使用,情况危急!

面对复杂电磁环境“瘟疫”,多数国内同行倾向“躲”,认为技术难度小、耗时短,比较稳妥。但如此一来,工程改造也需2年时间,国家还要承受数亿资金损失,且电磁环境稍有变化,卫星就要“躲”个没完,治标不治本;如果“抗”,相当于给卫星注入“抗体”,耗费资金少,治标治本,但技术难度大,耗时长,风险高。

“3个月内,我们一定拿出解决方案!”团队向上级立下了军令状。

他们展开了与时间的赛跑。庄钊文教授亲自挂帅,团队集合了所有专业组的精英人员开展攻关。在最紧张的08年的3月份,所有人员几乎每天三分之二的时间都在实验室度过。不到3个月,他们研製出具有强大抗干扰能力的卫星载荷,甚至还做了诸如修正航天指标资料等“份外事”。

2006年,北斗一号卫星导航系统已成功运行多年,面临卫星和地面设备的更新换代。不少人主张按部就班地更换新设备即可,但王飞雪敏锐地捕捉到关于升级的关键信息,果断判断这是一次导航系统体製升级的绝佳机会。

机不可失,即便创新的空间再狭小,也要奋力一搏。在他的鼓励和指导下,大家勇敢接受挑战,提出了一套信号体製与主动抗干扰相结合的方案。

别看这个小小改动,它带来的却是整个导航系统效能的一次大的飞跃:所有北斗位置报告终端设备功耗降低一半,系统抗干扰性能大幅度提升。

中科院院士、北斗卫星导航定位系统工程总设计师孙家栋这样评价国防科大北斗青年科研团队:“你们是李云龙式的团队,敢于亮剑,亮剑必胜!”

“逐梦北斗,最初我们只有3名博士,现在,我们已是包括4名国家级专家的240余人的专业团队。无论队伍大小,团队作战的‘聚变效应’让我们有勇气无往不胜!”国防科大北斗人如是说。

2008年的夏天,北京卫星定位总站正在紧张建设。物理环境恶劣,但时间不等人。一群卷着裤腿、手拿起子,卖力地敲敲打打、拧螺丝钉的“民工”正在紧张施工。谁能想到,他们竟然是中国卫星导航技术领域的国防科大专家教授们?!

由于工程量巨大,工作人员的调度十分紧张。此时,在机房裏搞科研已是其次任务,重中之重是搞好工程建设。

为此,他们身先士卒、赤膊上阵,干起了最底层的体力活:有的合力抬起数百斤重的机柜,有的装灯具、剪导管、贴标签……一位北京合作单位的领导前来拜访该团队的孙广富教授,竟在热火朝天的劳动大军中花了近10分锺才找到,不禁感慨地说:“这样的团队,还能有什麽事干不成?”

研製出了中国第一台携带型北斗使用者机;设计了北斗系统核心的军用信号;承担了北斗系统某核心模组95%的研製任务;研製了60套关键卫星载荷;承担了北斗系统建设30%以上的地面任务量……

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