中國北斗衛(wèi)星的崛起
2016年6月12日，**十三顆北斗導航衛(wèi)星發(fā)射成 功。如今，北斗導航系統(tǒng)的服務覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區(qū)40億人口受益，其精度也與GPS相當。北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師謝軍在接受記者采訪時 表示，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)有無盡的潛力，隨著北斗系統(tǒng)2020年具有全球服務能力，其在開發(fā)與應用中將發(fā)揮更大的效益?！氨倍肥侵袊谋倍罚鞘澜绲谋?斗。”在某種程度上，可以說北斗系統(tǒng)是中國在世界科技競爭中*具競爭力的代表。它同時也是“中國造”的品牌代言人。
文 廣州日報記者肖歡歡
2020年服務全球
記者：北斗導航的原理是什么？
謝軍：熟悉GPS的人都知道，衛(wèi)星導航實際上是通過測量衛(wèi)星和地面站之間的距離以及確定它們之間的時鐘關系，來明確衛(wèi)星的位置信息。在已知衛(wèi)星的位置和時間信息之后，地面用戶同時接收到四顆衛(wèi)星的導航信號之后就可以解算出自己的位置，這就是衛(wèi)星導航定位的原理。
記者：之前第八顆衛(wèi)星發(fā)射成功后就可以導航定位，后來為何還要發(fā)射那么多衛(wèi)星？
謝軍：從導航衛(wèi)星星座設計來講，主要考慮四個因素：覆蓋范圍、可用性、完好性、連續(xù)性。第八顆北斗導航衛(wèi)星入軌后，從原理上來講，可實現(xiàn)全天24小時對 區(qū)域范圍提供連續(xù)、穩(wěn)定的服務能力。但為了提高整個星座的穩(wěn)定性，需要增加一些衛(wèi)星，這樣可使用戶在同一時間內接收到更多的衛(wèi)星信號，能夠更方便地計算出 來自己的位置。另外，增加衛(wèi)星數(shù)量還能提高終端用戶導航定位的精度。
記者：導航系統(tǒng)的定位精度取決于哪些因素？
謝軍：定位精度是導航系統(tǒng)里*重要的一項指標。定位精度與導航衛(wèi)星、地面運控、用戶終端都有密切關系。從技術上來講，這幾部分都存在著測量誤差和時鐘誤 差，而且還有星歷誤差，大氣層、電離層影響，這些都是影響定位精度的重要因素。如果這些誤差修正得好，用戶機的定位精度就高。當然，用戶機的工作環(huán)境可能 存在干擾，這也會影響定位精度。還有就是衛(wèi)星星座的幾何構型，構型好對提高定位精度也是很重要的。
記者：我們的北斗導航系統(tǒng)“三步走”戰(zhàn)略如今進展如何？
謝軍：北斗導航系統(tǒng)設計的整體思路是先區(qū)域、后全球。采取“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。**步，建立北斗衛(wèi)星雙星定位試驗系統(tǒng)，形成區(qū)域有源定位與導航服務能 力；**步，完成三種軌道十余顆衛(wèi)星的發(fā)射，建成區(qū)域導航系統(tǒng)，形成區(qū)域無源服務能力，向亞太地區(qū)提供定位、導航、授時以及短報文通信服務；第三步，建成 由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的覆蓋全球的北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，形成全球無源定位服務能力。
2012年，北斗衛(wèi)星區(qū)域導航系統(tǒng)迎來從第十一顆到第十五顆5星密集發(fā)射期，其中，第十二、第十三顆衛(wèi)星以及第十四、第十五顆衛(wèi)星均為一箭雙星發(fā)射。 2012年10月25日，第十六顆北斗導航衛(wèi)星成功發(fā)射，北斗衛(wèi)星區(qū)域導航系統(tǒng)完成了所有衛(wèi)星發(fā)射任務。至此，北斗衛(wèi)星區(qū)域導航系統(tǒng)空間段由分布在不同軌 道的14顆衛(wèi)星組成星座，即5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和4顆中軌道衛(wèi)星。中國**完成區(qū)域導航系統(tǒng)建設，形成覆蓋亞太大部分地區(qū)的 服務能力。
目前，前兩步已實現(xiàn)，中國成為 世界上第四個擁有自主衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的國家。中國*新發(fā)射的兩顆北斗導航衛(wèi)星與此前的北斗衛(wèi)星相比有了重大突破，部件國產化率提高到98%，其“心臟” “慧腦”“鐵骨”等關鍵器部件全部為國產。到2020年，將完成35顆衛(wèi)星發(fā)射組網，為全球用戶提供服務。??北斗導航精度與GPS相當??記者：你之前 也談到，我們的北斗導航系統(tǒng)提供的既有有源定位，也有無源定位，這是我們的一個特色？
謝軍：GPS現(xiàn)在所提供的服務叫無源定位。意思是，用戶可以不用發(fā)射任何信號，就可以免費接收衛(wèi)星的信號，實現(xiàn)對自己位置的定位。北斗系統(tǒng)提供的是兩種 服務，一種就是跟GPS相同的，在區(qū)域范圍內可以讓用戶免費的直接接收衛(wèi)星信號，實現(xiàn)定位。另一種是有源定位，用戶可以把自己的位置報告給其他的網絡或指 揮控制中心，*終實現(xiàn)定位。有源定位在調度系統(tǒng)以及指揮系統(tǒng)上應用是非常廣泛的，它能實現(xiàn)地面快速定位，相關應用產業(yè)的指揮調度將變得更加容易，打個比 方，就跟公共汽車的調度室一樣，你的位置我們能馬上知道，過去你那里多長時間也算得到。這種有源定位是北斗的特色，從衛(wèi)星導航發(fā)展的趨勢上來講，也是我們 應該堅持的。北斗導航系統(tǒng)的目標之一就是在2020年建成有源導航定位、短報文功能。這是目前GPS等沒有的功能。短報文功能，是衛(wèi)星定位終端和北斗衛(wèi)星 或北斗地面服務站之間能夠直接通過衛(wèi)星信號進行雙向的信息傳遞，GPS只能單向傳遞。與**代雙星系統(tǒng)相比，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始呈現(xiàn)出更多特點和優(yōu)勢。
記者：我們的北斗導航系統(tǒng)衛(wèi)星為何比GPS還多？
謝軍：相比美國GPS系統(tǒng)擁有的24顆衛(wèi)星，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)要多出11顆衛(wèi)星。因為它由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi) 星和 30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端。我們的衛(wèi)星比 GPS多，是因為兩個系統(tǒng)的星座設計不同。
北斗是中國的也是世界的
記者：北斗導航和美國的GPS相比還有多大距離？
謝軍：衛(wèi)星導航這個領域，美國確實是**一步，它的GPS應該是在1994年就提供服務了，我國在1994年正式啟動北斗導航系統(tǒng)建設時，差不多比 GPS導航系統(tǒng)晚了20年。這對我們來說是一個巨大的壓力，也是動力。我們2000年才駛入一個快車道。2004年的時候，我們只有有源定位這一個通道， 所以用戶數(shù)量很受限制。相對于GPS不受限制的用戶數(shù)量，跟他們是沒法比的，可能連他們的萬分之一都不到。2012年年底，我們基本上能覆蓋亞太大部分地 區(qū)，實現(xiàn)了在中國及周邊地區(qū)提供這個有源和無源服務，我們現(xiàn)在還處在一個快速發(fā)展時期。如今，在中國或中國周邊地區(qū)，我們跟GPS水平相當。
從應用的角度來講，應該說還不如GPS，但從精度上來講，已經和GPS相當。加上我們配套的地面增強系統(tǒng)，應該說現(xiàn)在精度是米級的，個別行業(yè)的一些企業(yè) 已經做到了優(yōu)于米級這樣的水平。當然，用戶愿意用北斗就用北斗，愿意用GPS就用GPS，我相信由于北斗的一些特色，*后北斗的用戶一定是會越來越多的。 北斗是中國的北斗，也是世界的北斗。??用北斗不擔心老人走丟 
北斗導航系統(tǒng)與老百姓的生活密切相關。目前市場熱炒的“車聯(lián)網”、“可穿戴設備”、“物聯(lián)網”等概念都與北斗密不可分。以“可穿戴設備”為例，國內已有 公司推出基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，與物聯(lián)網、無線通信技術等相關的產品。終端為老人提供一鍵通話、一鍵緊急求助、語音提醒及血壓、心電等醫(yī)療數(shù)據(jù)無線采集等 應用。老人帶上終端產品后，將連上智能服務平臺，家人可隨時了解老人的位置、身體狀況，并可以進行防護圈設置和語音提醒等，與醫(yī)護人員聯(lián)系。 
此外，北斗在自駕游、探險游等旅游領域也有作為。對于登山愛好者來說，發(fā)生事故后，北斗定位服務可以保障其隨時獲得救援。
記者：現(xiàn)在美國有GPS，俄羅斯也有自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，歐洲也有自己的一套系統(tǒng)。有必要搞這么多導航系統(tǒng)嗎？
謝軍：其實之前美國的專家也說過這個問題，他們說，世界上真的需要四大系統(tǒng)還是幾大系統(tǒng)嗎？每一個系統(tǒng)都需要20多顆衛(wèi)星構成一個自己獨立的網，那么四 大系統(tǒng)將來肯定就是上百個導航衛(wèi)星，有這種需求嗎？但后來我們發(fā)現(xiàn)，實際上各國有自己的一些特殊的要求，但*終受益的還是用戶，他就可以選北斗也可以選用 GPS，非常便利，精度也會非常高。由于有了兼容的基礎，用戶的選擇更多，提供的服務也更多。
記者：用我們自己的系統(tǒng)更加**？
謝軍：我們知道，任何一個系統(tǒng)設計，就包括現(xiàn)在網絡都有后門，你用別人的系統(tǒng)后門鑰匙在別人手里掌握，我自己的系統(tǒng)我自己應該說是非常放心的。在 2010年之前，我們有一些關鍵的元器件還是要依賴于國外的進口，比如像一些計算機的處理芯片，還有一些存儲器，大規(guī)模的集成電路。但之后，北斗衛(wèi)星上的 一些大的部件全部都是我們自己研發(fā)出來的，原子鐘也好，大功率放大器也好，還有一些精密的測量部件，全部都是我們國家的企業(yè)自己研發(fā)出來的。
記者：與GPS相比，北斗系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢？ 
謝軍：首先是兼容互操作。這將會給用戶帶來很多好處，因為用戶在同一時間內可以收到更多導航衛(wèi)星的信息，解算自己的位置、速度、時間就更加方便，同時精 度也更高。北斗系統(tǒng)做到與其他系統(tǒng)兼容后，你可以在北斗信號強的時候使用北斗，用GPS來幫助你修正，輔助提高導航服務精度。早在幾年前，不少企業(yè)已開始 嘗試制造能接收北斗、GPS和格洛納斯系統(tǒng)的接收機了。全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)達成兼容互操作協(xié)議之后，系統(tǒng)間的兼容使用是完全沒有問題的。
其次，北斗導航系統(tǒng)的目標之一就是在2020年建成有源導航定位，短報文功能。這是目前格洛納斯、GPS等沒有的功能。
記者：北斗導航系統(tǒng)的應用前景如何？
謝軍：自2012年12月27日正式提供區(qū)域服務以來，北斗導航區(qū)域系統(tǒng)一直在連續(xù)、穩(wěn)定、可靠運行，其服務覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區(qū)40億人口受益，體現(xiàn)了中國的責任和地位。
北斗工程的實施帶動了我國衛(wèi)星導航、測量、電子、元器件等技術的發(fā)展。在我國的交通、通信、電力、測繪、防災救災等領域得到了廣泛應用，帶動了產業(yè)轉型 升級。具體到普通人的生活中，它可以為我國周邊地區(qū)提供連續(xù)穩(wěn)定可靠的導航以及定位等服務，我們有很多系統(tǒng)、很多用戶，在交通運輸領域、大地測繪以及農 業(yè)、漁業(yè)應急救災指揮調度方面具有獨特的功能。
打個比方，老百姓每個人家里車都是標配車載導航儀，就是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的應用范例，同時現(xiàn)在有一些休閑旅游的指示的手表，還有一些指示器也是利用我們衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現(xiàn)的。將來我們還將建成服務全球的導航系統(tǒng)，可以說，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)有著堅強的實力和無盡的潛力。