中国北斗联天下

    11月5日19时45分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射两颗北斗三号全球组网卫星。这是北斗三号卫星的首次发射，标志着中国北斗卫星导航系统步入全球组网新时代。

 

    沙场，三军列阵。刚下演兵场的战旗、战士、战鹰、战车，接受最高统帅检阅，米秒不差。

 

    南海，惊涛骇浪。世代漂泊在这里求妈祖、讨生活的渔民，如今无论到哪块海域、哪个岛礁，都在祖国俯瞰之中。

 

    街头，行色匆匆的人们随时能精准找到最近位置的旅馆、小吃店、共享单车，“出门一时难”成为过去。

 

    这些，都因缘翱翔星空的中国北斗。

 

    大国重器，惟有自力更生

 

    1990年海湾战争中，装载GPS的精确打击武器首次大规模使用，作战效能令全球震惊。战火尚未远去，思想烽火已燃。卫星导航系统之于一个国家，究竟意味着什么？

 

    如果说导弹是枪，原子弹是子弹，那卫星导航就是精确瞄准具。

 

    1994年，在国家经济实力、技术基础仍然非常薄弱的情况下，党中央、国务院和中央军委毅然决策启动北斗一号工程，进行试验探索。

 

    彼时，美国GPS、俄罗斯格洛纳斯各发射了20多颗卫星，已完成了全球组网。而我国正面对西方国家最严密技术封锁。

 

    彼时，最适合卫星导航的黄金频段美俄已全部占用。我国与欧盟推动国际电联从航空导航频段中，最大限度地挤出一小段频率，提供卫星导航共同使用。

 

    这一小段频率，只有黄金频段的四分之一。2000年4月17日，北斗和伽利略系统同时成功申报。按照国际电联规则，必须在7年有效期内成功发射导航卫星。

 

    2005年，欧盟发射了首颗伽利略导航卫星。此时，距离我们申请使用的频段有效期只剩不到3年时间，而我们的首颗北斗导航卫星还在研制之中。

 

    2007年4月14日4时11分，这颗肩负着重要使命的卫星，从西昌卫星发射中心发射升空，成功进入预定轨道；2天后的16日20时许，北京终于清晰接收到来自这颗卫星的信号。这一刻，距离国际电联规定的频率申请失效最后期限不到4个小时。

 

    后发赶超，道路别具特色

 

    建设中国北斗，在我们这个发展中国家，且受到技术严密封锁情况下，不可能循着别人的路走。

 

    按照空间定位原理，对地球上一个目标点进行定位，至少需要3颗卫星；考虑到时间误差，精确定位至少需要4颗卫星。这就是GPS和格洛纳斯的工作原理和全球组网方案。如果按这条路径探索试验，既缺技术储备，又缺工程经验，更缺经费支撑，以当时的综合国力，可望而不可即。

 

    陈芳允院士，“两弹元勋”、“863计划”倡导者之一，创造性提出了“双星定位”建设方案，即：把地心视为一颗虚拟卫星、再发射两颗地球同步卫星构成星座，经地面控制中心计算处理，实现对区域内地面目标的快速定位。这一方案用当时中国最成熟的航天技术，以最小的星座、最少的投入、最短的周期，实现了卫星导航系统建设的自主可控，为后续发展奠定了坚实技术基础，积累了丰富工程经验。

 

    建成覆盖全球的导航定位系统，至少需要24颗卫星，美俄用了20多年时间。但我们必须在最短时间内让北斗发挥出最大的效益。

 

    孙家栋院士，“两弹元勋”、东方红一号卫星的总设计师、北斗工程首任总设计师，带领北斗人创造性提出了“分步走”战略，先试验后建设，先国内后周边，先区域后全球。

 

    地球自转“日行八万里”，导航卫星绕飞不间断，要为地面一个特定区域提供连续稳定的导航服务，按照GPS和格洛纳斯采取的单一轨道星座构型，在全球组网完成之前无法实现。要让不可能成为可能，必须构建一个全新的星座结构。

 

    北斗人再次脑洞大开，开创性地设计了混合星座构型。2012年底，建成了由地球同步轨道卫星、倾斜同步轨道卫星和中圆轨道卫星共14颗星构成的北斗二号卫星导航系统，实现了全天时全天候为亚太大部分地区提供定位导航授时服务，为有效应对我国周边安全威胁和维护国家核心利益，及时增加了厚重砝码。

 

    在前期发射5颗试验卫星在轨成功验证全球系统建设核心技术基础上，2017年11月5日，北斗三号全球组网双星首次发射，顺利升空。根据计划，到2020年左右，30多颗北斗三号卫星将星耀全球。

 

    核心技术终究得靠自己，北斗人再次用行动宣示，外部封锁越严，自我创新越快。不到两年，就自主开发研制出天稳定度达到10-14量级的原子钟，授时精度50纳秒，300万年只有1秒误差，打破了他国垄断。

 

    定位精度是导航系统的生命。依靠卫星，目前定位精度大多在10米量级。要进一步提高精度，单纯在天上下功夫，短期内难有大的突破。北斗人收回仰望星空的慧眼，回望脚下，却发现地上大有可为。环顾辽阔大地，国家的气象、交通、地震、国土资源等行业已建有大量GPS基准站，通过技术升级改造，即可摇身变为北斗基站；在此基础上，再新建和调整优化布局，即可建成国土范围内无缝隙覆盖的北斗地基增强网。2017年，1400多个北斗基站遍布全国，上万台套设备组成星地“一张网”，国内定位精度全部达到亚米级，部分地区达到分米级，最高精度甚至可以到厘米或毫米级。这种全国“一张网”模式，让中国精度走到了世界前列。

 

    北斗人还创造了自己的“独门绝技”，让北斗“客串”通信卫星，通过位置报告和短报文，具备告知别人我“在哪儿”“干什么”的独特功能。可别小瞧这个本事，汶川地震救援表明，在地面通信信号盲区或其他通信手段失效后，它就成了紧急时刻拯救生命的最后“保险索”。

 

    中国北斗秉持和践行“世界北斗”的发展理念，努力建成服务全球、造福人类的“顺风车”“高速路”……

 

    服务全球，必须覆盖全球。

 

    按照传统卫星管理手段，控制使用好绕飞地球的卫星，需要有遍布全球的地面站。在难以全球布站的情况下，必须建立卫星之间的星间链路，实现卫星管卫星，这是世界导航领域的前沿技术，也是北斗三号工程建设必须解决的难题。2015年8月，两颗全球系统试验卫星首次建立起星间链路，标志着我国掌握了这一国际领先的核心技术；经过持续实践优化，已具备全面建设推广的能力。

 

    服务全球，必须融入全球。

 

    三年前，北斗与GPS在达成频率兼容共识基础上，正式建立合作机制，共同推动民用卫星导航技术发展。两年前，北斗与伽利略完成卫星导航频率协调工作。近日，北斗与格洛纳斯成功进行两大系统的兼容试验，联手打造兼容使用、精度更高卫星集群的前景可期。

 

    服务全球，必须赢得全球。

 

    北斗二号建成后，在向国内提供系统服务的同时，即公开向北纬55度到南纬55度、东经55度到180度的亚太地区提供定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于50纳秒的免费服务。同时向我国周边和“一带一路”沿线国家提供定制服务，中国胸怀和中国贡献伴随“太空丝路”不断延展。

 

    利国惠民，发展永无止境

 

    国之重器，其利于国。

 

    导弹呼啸、战机轰鸣、军舰破浪、将士列阵，北斗如影随形，战场的主动权、战斗力的增长极牢牢掌控在自己手中。

 

    5万余艘渔船、400多万辆营运车辆安装了北斗终端，民航也将依托北斗建设航空器全球追踪系统，交通更加可控安全。

 

    地质灾害多发的云贵川陕等地，大桥、隧道、边坡以及城市的灯塔、高楼、老旧房屋，北斗能够实时监测、及时报警。

 

    耕地辽阔的新疆、黑龙江等地，农业机械安装北斗终端，拖拉机自动沿线耕作，无人机自动定量喷洒农药，土地使用率提高5%，复播准确率提高到100%，农药节省40%，劳动生产效益大幅提升。

 

    2015年“4·25”尼泊尔地震，北斗穿越可可西里、翻越唐古拉山，指引救援队伍千里驰援。今年8月8日四川九寨沟地震，北斗短报文第一时间将灾区情况送达应急指挥中心，北斗无人机第一时间传回灾区现场航拍画面、实施消毒防疫，北斗智慧景区平台第一时间帮助指挥中心调度管理搜救小队、搜救车辆。8月下旬，超级台风“天鸽”突袭广东，347艘渔船在北斗引导下安全回港……面对灾害，北斗开启一扇扇“生命之门”。

 

    民以食为天，百姓餐桌安全第一。利用北斗定位和网络技术，市场上销售的“北斗菜”，扫一扫二维码，都能追踪它长在谁家地、用的谁家种、施过什么肥。一些地方的水果种植、畜牧养殖，以至中药生产，都开始利用北斗终端进行溯源管理、全过程监控，百姓关注的食品药品安全问题有望从技术上得以解决。

 

    居易行难。如今，加入或使用了北斗的电子地图、约车软件，共享单车、位置分享，你能更任性地说走就走、想到能到、相聚不难。

 

    北斗系统的全域覆盖、全时联通，将推动万物互联时代的加速到来，一种全新的“北斗＋”生产生活方式已初见端倪。“北斗＋物流”，包装可以根据商品体积重量自动选择包装箱，发货可以根据地址自动分拣配送，买家可以随时知道所购物品的行踪轨迹。“北斗＋支付”，能够对1秒钟内成百上千的股票、车票购买申请进行精确排队，按序办理；通过精确掌握车辆位置变化和时间长短，从云端快速准确完成高速公路行驶缴费、公共场所停车收费、车辆自动充电计价等。“北斗＋工作”，警察坐在指挥中心，就能通过北斗移动警务系统实现对巡逻警车和警力的精准调度；农民在家里干着家务逗着娃，就能通过北斗无人机在田里播着种洒着药；牧民坐在家中就能通过北斗项圈放牧几公里外的羊群牛群……

 

    （《北京日报》11.6）