与GPS对决市场,奋斗二十六载!北斗“收官之星”成功发射,与GPS对决市场
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点火发射。
进入滑行段。
三级火箭二次点火。
发射任务圆满成功。
那么,“收官之星”成功发射,意义几何?
三代北斗,一脉相承
作为继美国 GPS、俄罗斯 GLONASS 后的第三个成熟的全球卫星导航系统,中国自研的北斗卫星导航系统主要由三部分组成:
空间段:由若干颗卫星组成,包括地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星;
地面段:主要是地面站(包括主控站、时间同步/注入站和监测站等)和星间链路运行管理设施;
用户段:包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等,此外还有终端设备、应用系统、应用服务等。
要建成一个惠及全球的系统,并非易事,何况这还是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能要求最高的巨型航天系统。
回溯其历史,从确定战略至今已有近 30 个年头了。
20 世纪 80 年代,我国开始探索、建设卫星导航系统,确定了“三步走”发展战略,主要是指:
北斗一号卫星导航系统:试验验证系统;
北斗二号卫星导航系统:区域导航定位系统;
北斗三号卫星导航系统:全球导航定位系统。
北斗一号系统的攻关研究,始于 1994 年。
经过几年努力,我国于 2000 年和 2003 年前后共发射了 3 颗地球静止轨道卫星,系统得以建成并正式投入使用。
中国自主卫星导航系统从“无”到“有”,美、俄的垄断地位被打破。
随后的 2004 年,第二代北斗开始了历史使命,如果说第一代北斗是伟大的尝试,那么第二代则做出了显著的改进。
2019 年 5 月 17 日,也像今天一样值得被记住——第 45 颗北斗卫星、北斗二号第 4 颗备份卫星搭载长征三号丙运载火箭成功发射,北斗二号导航系统建设圆满收官。
实际上,就在第二代北斗创造历史之际,第三代北斗的建设也于 2009 年拉开帷幕。
第三代北斗的高光时刻有二,一是 2018 年 11 月 19 日,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心“一箭双星”,第 42、43 颗北斗卫星成功发射,北斗三号基本系统完成建设;二是今天,同一架运载火箭、同一个发射中心,北斗三号最后一颗全球组网卫星点火升空。
【图源央视新闻】
实际上,最后一颗组网卫星的发射还有一段小插曲。
该卫星的发射窗口原定于一周前的 6 月 16 日 10 时 11 分- 10 时 50 分,但由于技术问题,任务宣布推迟。
消息一出,关注北斗的人们不免会担心、疑虑。在人民日报的专访中,长征三号甲系列火箭副总设计师李聃给出了解答:
6 月 15 日晚,在进行负 12 小时发射前检查时,发现一处技术问题导致压力数据低于设计指标要求,问题排查工作开始,故障点也迅速找到。但航天人有一个最基本的原则,就是不带疑点加注,不带隐患上天。因此,经北斗工程指挥部慎重研究后决定推迟发射。
幸运的是,航天人的严谨保证了“收官之星”的成功发射。
至此,始于 20 世纪 80 年代的我国卫星导航系统“三步走”发展战略完美实现。
卫星上天,意义几何?
历经 26 载终于完成的全球卫星导航系统星座部署全面完成,究竟会带给我们多大的影响,还需从每一代北斗各自的表现说起。
北斗一号系统是主动式双向测距二维导航,能快速确定目标地理位置,向用户及主管部门提供导航信息。
2008 年汶川地震抗震救灾期间,救灾部队携带 1000 多台“北斗一号”终端机,不断从前线发回灾情报告,为指挥部提供了重要信息支援。
但也正是受到这一工作原理的限制,北斗一号在定位时失去了无线电隐蔽性,不能满足军事需求;另外由于设备必须含发射机,其体积、重量、价格和功耗等有很大的提升空间;此外,北斗一号无法覆盖两极地区,赤道附近定位精度差。
北斗二号系统,虽然解决了上述不足,但也并非只是第一代的简单延伸,能够提供海、陆、空全方位的全球导航定位服务。
中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲研究员曾表示:
北斗二号就是国产 GPS,只要现在 GPS 应用的地方,我们的北斗二号就能应用。
值得一提的是,2005 年测量珠峰高程时,测量队进行 GNSS 卫星测量主要依赖的是 GPS 系统。而今年,测量同时参考了北斗、GPS、欧洲 GALILEO 和俄罗斯 GLONASS 四大全球导航卫星系统,并以北斗的数据为主,可见北斗的精度和可靠性完全不输 GPS。
在应用方面,北斗二号系统最典型的民用场景便是车载导航仪。
众所周知,GPS 车载导航仪占据着很大的市场份额,而“国产 GPS”的入局,必将改变这一局面,正如一位从业者所说:
只要市场是打开的,有充分的竞争,我们肯定是选择最优的性价比。
而北斗三号卫星导航系统主要提供两种服务:
开放服务:可在服务区中免费提供定位、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 0.2 米/秒;
授权服务:可向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务,以及系统完好性信息。
如今,北斗全球组网成功收官,世界一流的卫星导航系统建成,将为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务,满足全国乃至全球的社会经济发展需求,提高全球卫星导航系统的综合应用效益。
军用方面,目前北斗导航终端为北斗一号、北斗二号产品,2020 年下半年,军用北斗三代终端产品也将进入供货阶段。
民用方面,随着 5G 商用时代的到来,北斗必将广泛应用于各个行业、领域,从测绘、渔业、公安、农业、机械向智能网联汽车、民航、海洋观测等领域拓展的趋势也将出现。
从另一个层面看,北斗系统作为我国拥有自主知识产权和核心技术的重要系统,卫星单机和关键元器件国产化率为 100%。对此,航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师陈忠贵表示:
对新基建来说,时间基准和空间位置基准是至关重要的基础,可以说,北斗导航系统是新基建的基建,基础的基础。
上古时代,人们通过北斗七星定方向、定季节、定时辰。今天,北斗与 5G、区块链、AI 等技术加速融合,北斗全球新时代也开始了。