三問中國北斗

中國青年報·中青在線記者 邱晨輝 通訊員 龐丹

“在哪里”“怎么過去”“多久才能到”，是日常出行繞不開的問題，而現(xiàn)代人類的選擇，往往是將這些問題拋給遠在外太空的高科技——衛(wèi)星。過去，不少人就已經(jīng)習慣了其中一個名為GPS的美國造的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

如今，屬于中國人的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正大步走來。11月5日晚，北斗三號第一顆、第二顆衛(wèi)星從中國西昌成功飛天，這是北斗系統(tǒng)中全球組網(wǎng)衛(wèi)星的首發(fā)星，中國衛(wèi)星導航的全球組網(wǎng)大幕由此正式拉開。

11月5日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第24顆、第25顆北斗導航衛(wèi)星，開啟北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球組網(wǎng)新時代。中新社發(fā) 王玉磊 攝

隨之而來的是幾個疑問：作為給全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施，中國的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)一旦建成，其性能究竟如何，能否和GPS一決雌雄？其壽命又幾何，能否供人類連續(xù)可靠地使用？此外，其兼容性如何，能否讓人們在包括GPS、北斗在內(nèi)的多個導航系統(tǒng)之間順利切換？中國青年報·中青在線記者就此采訪了相關專家。

精度與GPS媲美，可滿足共享單車電子圍欄的需求

按照中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設計師、衛(wèi)星首席總設計師謝軍的說法，北斗三號的性能在北斗二號的基礎上，提升了1~2倍的定位精度，達到2.5米~5米的水平，建成后的北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)將為民用用戶免費提供約10米精度的定位服務、0.2米/秒的測速服務。

“這樣的精度，將與美國GPS相媲美”，謝軍說。他舉了個形象的例子，當前人們使用的共享單車，就可以用高精度定位功能提供“電子圍欄”技術進行管理。

此外，北斗三號導航系統(tǒng)以其高精度定位的優(yōu)勢，可以向用戶提供精密測量測繪數(shù)據(jù)，謝軍說，“測量地震后建筑物的下沉變化，幾毫米的下沉，都逃不過北斗的‘法眼’”。

謝軍告訴記者，早在北斗二號正式提供“亞太區(qū)域”導航服務前，我國就開始了北斗三號“全球范圍”導航系統(tǒng)的論證研制工作，并在設計之初，就把目標放在尚未發(fā)射的第三代GPS導航衛(wèi)星，以及歐洲伽利略導航系統(tǒng)的設計指標上。

值得一提的是，如今已在軌運行的北斗導航衛(wèi)星，分布在中圓軌道、地球靜止軌道和同步傾斜地球軌道上。

5日發(fā)射的北斗三號衛(wèi)星，就分布在中圓軌道，在這里的衛(wèi)星可以“游走”全球，這也是GPS等衛(wèi)星導航系統(tǒng)使用的通用軌道。

謝軍說，地球靜止軌道一般是通信衛(wèi)星使用，也因此，運行于該軌道的北斗衛(wèi)星還可以發(fā)揮通信功能，具有短報文等特色功能。

“如果說GPS只能告訴用戶什么時間、在什么地方，北斗系統(tǒng)還可以將用戶的位置信息發(fā)送出去，讓其他人可以知道用戶的情況，這在一定程度上解決了‘何人、何事、何地’的問題”，謝軍說，這正是中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的一大特色，靠北斗一個終端，就可以導航、通信兼?zhèn)洹?/p>

壽命10年以上，每次導航至少4顆北斗提供服務

當然，是設備就有“宕機”的時候。如果GPS系統(tǒng)發(fā)生故障，就好比我們被人蒙住了雙眼，無法前行——這也是我國決定建設北斗導航全球定位系統(tǒng)的一個重要原因。

中國航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總指揮遲軍說，就像停水停電影響城市生活一樣，衛(wèi)星導航服務一旦中斷，國家和社會的正常運行會受到很大影響，因此，對衛(wèi)星導航的可靠性、連續(xù)性提出了苛刻的設計要求。

遲軍說，北斗三號衛(wèi)星的設計壽命達10年以上，這是國際導航衛(wèi)星的先進水平，為衛(wèi)星在軌服務的連續(xù)性、可靠性和穩(wěn)定性提供了基礎保證。

按照他的說法，作為一個系統(tǒng)工程，用戶每次享受到北斗系統(tǒng)的服務，都必須保證有至少4顆衛(wèi)星提供服務。

此外，北斗又是一個全球覆蓋的系統(tǒng)，至少需要20余顆衛(wèi)星同時提供穩(wěn)定服務，這一特點決定了北斗系統(tǒng)對質(zhì)量可靠性要求比單星更高，對產(chǎn)品可靠性的要求更苛刻。畢竟，北斗系統(tǒng)的最終使用者是成千上萬的普通用戶。

遲軍說，也因此，北斗三號在衛(wèi)星元器件的選擇上，設置了更高的門檻，其次，衛(wèi)星具有自主修復功能，采取了多種軟件、硬件措施保證服務不中斷，這些措施都將為大幅提高衛(wèi)星的可靠性提供保證。

中國航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設計師王平也提到，北斗衛(wèi)星全球?qū)Ш较到y(tǒng)采用多重可靠性“加固”措施，希望在最大限度上增強系統(tǒng)的保險系數(shù)。比如，系統(tǒng)建成后，“運行衛(wèi)星數(shù)量大于服務必需衛(wèi)星數(shù)”，即衛(wèi)星有冗余；再如，每顆衛(wèi)星都配備了多臺銣原子鐘，形成“雙保險”一起提供服務，即單機雙備份。

遲軍以北斗二號為例，2012年北斗二號系統(tǒng)正式對亞太地區(qū)提供服務，從運行的連續(xù)性、定位的精準性和系統(tǒng)的可用性來看，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。據(jù)他透露，“北斗全球系統(tǒng)非計劃中斷指標為每年0.4次，這也達到了國際先進水平”。

不回避和其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)“競爭”，為用戶提供兼容選擇

當然，在北斗系統(tǒng)迅速建設的同時，有一個問題無法回避，那就是該如何看待北斗和其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的關系？

放眼全球，包括美國GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS，以及中國北斗在內(nèi)的世界4大衛(wèi)星導航系統(tǒng)，爭奇斗艷。

遲軍說，我國在啟動北斗導航系統(tǒng)建設之初就給了回答，即“中國的北斗，世界的北斗”——它不僅為中國人民，同樣也要為世界人民作出貢獻。

這并非虛言，他說，北斗要與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)相互兼容。具體到技術層面，即通過北斗兼容互操作技術，為用戶能在終端上接收多個信號提供了基礎，這就給用戶提供了多種選擇。

“北斗導航系統(tǒng)兼容、互操作的便利性將保證全球用戶利益的最大化。”遲軍說。

按照他的說法，一旦GPS、北斗、格洛納斯、伽利略等系統(tǒng)都完全建成，全世界的導航衛(wèi)星將達到100顆以上，這也就意味著全球用戶可以接收到更多的可用衛(wèi)星信號，實現(xiàn)各大系統(tǒng)兼容，將對全球用戶產(chǎn)生極大的好處。

他還提到，加強與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)間的溝通，推動衛(wèi)星導航技術的兼容性應用，是發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要課題。目前，我國正向航天強國邁進，我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)將以面向全球、造福全人類的姿態(tài)，為祖國、為世界建設精品工程。

今天，中國北斗的寬廣胸懷已經(jīng)敞開，等待著世界的接納。

本報西昌11月5日電

[責任編輯：楊凡、徐紅梅]

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