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《时事报告》专访于贤成会长|北斗:世界一流的卫星导航系统

发布时间:2022-05-25 10:40


奋进新征程 建功新时代︱北斗:世界一流的卫星导航系统

 

          5月18日,中国卫星导航定位协会发布《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》。数据表明,随着北斗三号全球系统开通服务,进一步刺激和拉动了各行业对北斗卫星导航技术应用的需求和投入,2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4690亿元人民币,继续保持稳定高速增长态势。

 

          2020年7月31日,习近平总书记宣布:“北斗三号全球卫星导航系统正式开通!”我国独立自主研发的全球卫星导航系统,成为第一个面向全球提供公共服务的重大空间基础设施。20余载风雨兼程,从奋起追赶到并跑超越,中国北斗再次闪耀太空,迈入服务全球、造福人类的新时代。

 

中国北斗/ BeiDou Navigation Satellite System

 

 

 

必须有自己的卫星导航系统

 

          对国家来说,导航系统就像是眼睛。掌握了时间和空间,就控制了一个国家最重要的基础信息。早在20世纪70年代,“两弹一星”的先驱们就认识到研发卫星导航定位系统的重要性,但当时国力尚不强盛,资金和技术上都有困难。“建立 自己的卫星导航系统,就意味着拥有独立的时间、 空间基准,不再受制于人,这些对于保障国家安全、 促进经济发展、提升科技实力和国家影响力都具有重要的战略意义。”中国卫星导航定位协会会长于贤成说。

 

          1994年,面对复杂多变的国际局势,我国决定研发独立自主的北斗卫星导航系统,而当时美国GPS、俄罗斯格洛纳斯已经纷纷完成全球组网。怎么实现从无到有?如何追赶发达国家卫星导航布局的脚步?研发团队面临着巨大压力。“北斗系统建设之初,差点儿因经费问题无法启动,”于贤成介绍,“当时包括北斗系统在内,共有三个卫星项目要立项,但是另外两个卫星项目已经获批了,为了保住北斗一号,经过反复协商,最终决定将另外两颗备份星资金用于北斗一号建设。”

 

          要为别人指路,首先自己要走出一条路。为了满足急需,把每个铜板都用在刀刃上,北斗系统首任工程总设计师孙家栋院士提出了符合国情的“三步走”发展战略,即先建试验系统、再建区域系统,最后建成全球系统。就这样,北斗人不断挑战世界尖端技术,2000年完成北斗一号建设,解决了从无到有的问题;2012年北斗二号建成区域系统,覆盖中国和亚太区域;2020年6月,北斗圆满完成星座部署,一个多月后正式开通。我们实现了从中国的北斗到世界的北斗的跨越,探索出一条从无到有、从有到优、从有源到无源、从区域到全球的中国特色发展道路。

 


北斗导航卫星全球组网(示意图) 

 

大国重器唯有自力更生

 

 

          关键核心技术是花钱买不来的。北斗系统从正式启动到最后一颗全球组网卫星成功发射,每个过程都惊心动魄,每次攻关都举步维艰。

 

          星载原子钟是导航卫星的心脏,直接决定导航系统的服务精度、服务稳定性,是北斗研发所需的核心器部件。“因为国内部件尚未成熟,所以我们当时决定从欧洲进口,但签订合同后对方提出,必须取得对华销售许可证,至于能否取得、何时获得许可证,对方不作任何承诺。实际上就是禁运了,不卖给我们了。” 于贤成说。

 

          买不到,就自己造。北斗工程组织队伍,你追我赶,经过两年艰苦攻关,我国终于研发出了自己的星载原子钟,填补了国内空白,指标甚至优于国外。现在用于北斗三号全球系统卫星上的原子钟,已提升到每3000万年才会出现1秒误差的精度。

 

          从北斗一号到北斗三号,“自主创新、自主可控”是北斗工程的核心价值。其他卫星不敢上,北斗就第一个“吃螃蟹”,硬着头皮也要上。从北斗一号的太阳帆板做起,北斗系统先后攻克160余项关键核心技术,核心器部件百分之百国产化,核心技术完全自主可控。于贤成告诉记者,我国首创的全星座星间链路已经实现了星星互联、星地互联,一星通、星星通。换句话说,现在我们可以只依靠国内的地面站就实现对所有卫星的管理,即使看不见地球另一面的卫星,通过星间链路也同样能和它们取得联系。

 

从1994年到2020年,中国北斗已从双星试验系统发展成为全球卫星导航系统

 

 

 

          北斗系统用20多年时间走过国外卫星导航40年的发展路程,靠的是什么?一是团结协作,二是攻坚克难。即便是在最艰难的时候,北斗人也从未被眼前的困难吓倒。于贤成说:“‘自主创新’是北斗工程的核心价值,‘开放融合’是北斗工程的世界胸襟,‘万众一心’是北斗工程的重要法宝,‘追求卓越’是北斗人的精神追求。新时代北斗精神是几代北斗人顽强拼搏、奋斗追梦的真实写照,也激励着北斗人继续追求卓越。GPS 能做的事情,我们的国产系统也完全能不受制于人地做到。”

 

让北斗更好惠及国内服务全球

 

          天上好用,地上用好。北斗系统具备的导航定位授时和通信数传等强大功能,可向全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信、区域短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位等服务,广泛应用于海内外各行各业。

 

          基于定位系统,高铁列车在区间内可以自动化运行。在泰国,北斗系统为快递人员提供路线追踪、定位和导航服务。纳米级授时服务可确保智能电网、超高压电力传输系统与接受系统精确同步。科威特基于精密单点定位,应用高精度接收机,在建造摩天大楼施工过程中实现垂直方向毫米级测量误差。

 

          值得一提的是,北斗系统独创的“短报文”技术,不仅让北斗系统用户知道“我在哪”,还能告诉别人“我在哪”“在干什么”,即使在海洋、沙漠或是通信基站遭到破坏的地方,也能与外界紧急通信。2008 年汶川大地震就是靠这一技术大幅提升救援效率。目前,全球半数以上国家都在使用北斗系统。北斗系统与美国、俄罗斯、欧洲卫星导航系统在用户端功能上的兼容与互操作也进一步深化。新冠肺炎疫情发生以来,北斗系统通过线上推进了多项国际合作。

 

北斗应用于高铁

 

 

          根据《白皮书》最新数据,2021年,我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4690亿元人民币,较2020年增长16.29%。北斗正在成为智能手机、可穿戴设备等大众消费产品定位功能标准配置。2021年,具有卫星导航定位功能的智能手机出货量达到3.43亿台,北斗地基增强功能可实现1米级高精度定位,已经在我国多个城市开展车道级导航试点应用。同时,具备北斗三号短报文通信能力的大众手机也即将面市。

 

          国际主流芯片厂商的产品也广泛支持北斗。截至2021年底,国产北斗兼容型芯片及模块销量已超过2亿片,季度出货量突破1000万片,具有北斗定位功能的终端产品社会总保有量已超过12亿台/套(含智能手机)。

 

          数据显示,我国卫星导航与位置服务领域企事业单位总数量保持在14000家左右,从业人员数量超过50万。截至2021年底,业内相关上市公司(含新三板)总数为90家,上市公司涉及卫星导航与位置服务的相关产值约占全国总体产值的8.7%左右。

 

          同时,我国卫星导航与位置服务领域自主创新能力持续提升。2021年,中国卫星导航专利申请累计总量突破9.8万件,继续保持全球领先。随着“北斗+”和“+北斗”的深化发展,北斗应用市场进一步扩大,尤其是在新基建和数字经济政策有力拉动下,行业和区域的各种新应用、新业务、新模式呈现出蓬勃发展的良好局面。“十四五”时期,我国将进一步推动北斗应用深度融入国民经济发展全局。

 

          于贤成建议,“十四五”时期,在卫星导航相关方面要全面推动北斗优先使用,建立完善的产业监测统计体系和评估评价体系。“在‘十四五’期间研发生产一批‘北斗优先’的终端装备,建设运行一批北斗应用系统,提供一系列时空信息服务,形成一批具有国际竞争力的骨干企业,服务国内和国际的海量用户,使北斗应用生态更加完善,使北斗应用产业化迈上新台阶,更好惠及国内,服务全球。”

          来源:中国卫星导航定位协会

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