北斗区域卫星导航系统基本系统建设完成的影响与展望

当下，一提到卫星导航系统，人们就会不由地联想到美国的gps，它几乎成为导航的代名词。gps以其高精度的定位服务、精准的授时服务和发达的应用开发，大大拉近了太空与普通人的距离。<p>　　在如今的全球卫星导航市场上，虽然仍是gps一家独大，但考虑到国家安全和利益，俄罗斯在加速恢复、欧洲在积极部署自己的全球卫星导航系统——“格洛纳斯”和“伽利略”，我国的北斗卫星导航系统也是基于这一背景开始组网建设。</p><p>　　从2000年开始组建的北斗卫星导航试验系统，到日前第八颗北斗导航卫星的成功入轨，我国北斗卫星导航系统的建设和组网情况进展如何？在导航应用过程中可以发挥怎样的作用？“北斗”距离gps还有多远？如何推动北斗导航事业的发展？记者就此专访了北斗卫星导航系统总设计师孙家栋、中国卫星导航系统专项管理办公室主任冉承其和技术部副主任郭树人。</p><p>　　<strong>星座格局——</strong></p><p>　　最终完成区域导航系统建设</p><p>　　第八颗北斗导航卫星是今年北斗卫星导航系统组网的第一次发射，也是第六颗组网卫星，它的成功入轨，标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成，在我国自主卫星导航系统的发展历史上具有重要意义。至此，北斗卫星导航系统的建设和应用进入了新的发展阶段，对我国卫星导航事业发展影响深远。</p><p>　　北斗区域卫星导航系统建设在全球卫星导航史上具有特殊的意义。无论是美国的gps、俄罗斯的“格洛纳斯”还是欧洲的“伽利略”，都是一步建成全球卫星导航系统。而“北斗”的特色就在于，它先解决了有无的问题，即建立了北斗卫星导航试验系统；第二步再建设一个与gps、“格洛纳斯”和“伽利略”一样的导航体系，只不过这个体系的覆盖区域是中国及周边地区而不是全球；第三步再通过将近10年的时间，建设一个可以与当时世界上最先进的卫星导航系统功能相媲美的、全球覆盖的卫星导航系统。</p><p>　　冉承其介绍说，实际上前面几颗北斗导航卫星发射组网后，就已经可以使用了，只不过不能够提供连续、可靠、稳定的导航服务，而对于导航来讲，连续的服务是一个至关重要的考量因素。</p><p>　　此次北斗导航卫星的成功组网，使北斗区域卫星导航系统形成了“3+3”的基本系统，也就可以保证整个系统能够提供连续的导航服务；同时，用户系统和地面的应用终端也具备了基本的应用条件。综合以上两点，这一区域导航系统的基本系统将具备向我国大部分地区提供初始服务的条件。</p><p>　　从初步的测试数据来看，在第八颗北斗卫星导航系统组网之前，“北斗”的定位精度就已经可以达到20米以内，在我国境内的主要地区可以达到10米。而随着北斗区域卫星导航系统基本系统的建成，其定位精度还将进一步提高。所以，对于我国境内的人群而言，这一基本系统提供的导航服务已经可以满足日常基本生活的导航需要，使用性能与gps相差不大。目前，包括我国大陆及临海，朝鲜、韩国、日本，以及东南亚、澳大利亚的一部分，都已经实现了北斗系统的基本覆盖。</p><p>　　“这就如同一辆车，现在车辆的最简配置已经有了，完全可以上路行驶，但要进一步追求车内的豪华配置或是满足更高要求的安全性和可靠性，就需要进一步发展。”冉承其用生动的比喻来形容这一基本系统所处的发展阶段和状态。</p><p>　　今明两年，我国还将陆续发射8颗北斗导航卫星，在“3+3”的基础上形成“5+5+4”的星座格局，通过星座结构的加强和备份，提高整个系统的稳定性，并最终完成北斗区域卫星导航系统的建设。</p><p>　　<strong>集纳优势——</strong></p><p>　　彰显世界导航系统首创实力</p><p>　　目前，全球卫星导航系统的最高水平无疑就是gps了。</p><p>　　早在1994年，gps的定位精度已经达到30米左右。在应用过程中，随着空间星座与地面系统的不断磨合，软件处理的能力和水平不断提高，其定位精度也在不断优化。目前，gps靠空间系统本身提供的导航精度已经可以达到6米左右，如果在地面配以其他基础设施对其加强，则可以达到几十厘米甚至几厘米的定位精度。</p><p>　　至少几十厘米的定位精度在gps提供的商业服务中已经存在，只不过是收费服务。这种精度适用于测绘等专业用户的需求，而我们日常生活所需的导航服务只需达到5米、6米的精度就可以了。</p><p>　　北斗区域卫星导航系统建成以后，在亚太地区的导航精度将与gps相当或略有差距，除非特别专业的导航要求和应用，一般用户在使用方面不会有明显的感觉。等到2020年左右北斗全球卫星导航系统建成之后，“北斗”所提供的定位精度在全球范围内将与gps相抗衡，而在增强区域也就是亚太地区，“北斗”的精度甚至会超过gps。</p><p>　　同时，“北斗”有其与生俱来的优势。</p><p>　　一个就是“北斗”所特有的短报文功能。郭树人以渔业、运输业的管理为例，向记者讲解了北斗卫星导航系统所独具的短报文功能的优势所在。“利用gps，每条渔船、每辆车辆都能够知道自己的具体方位；而利用‘北斗’，除了让渔船和车辆实现自我定位之外，还能将信息统一收集和回收到管理中心，在那里的大屏幕上就可以一目了然地知道所有渔船或车辆都分布在什么地方。”</p><p>　　“北斗”在轨道设计方面的特色和优势，在世界导航系统建设中也是独一无二的。</p><p>　　美国gps基于6个轨道面设计，每个轨道面分布4颗卫星；俄罗斯则考虑到3个轨道面的设计对于高纬度地区的覆盖效果好，而选取了3个轨道面的设计，每个轨道面分布8颗卫星。</p><p>　　通过后来的实际验证发现，3个轨道面的设计在全球的导航定位性能也都很好，所以后来欧洲的“伽利略”也采用了这一设计。</p><p>　　北斗全球卫星导航系统的建设在综合了诸多有益经验的基础上，也将中圆轨道确定为3个轨道面，每个轨道面分布8颗卫星。同时，为了提高区域覆盖性能，“北斗”还将保留在区域卫星导航系统中采用的地球同步静止轨道和倾斜地球同步轨道相组合的轨道设计，相较于中圆轨道的导航性能来讲，在实现区域导航覆盖和提升区域导航精度方面，能够用更少的卫星达到更好的导航性能和效果，是最经济、最简单、最实用的设计方法。</p><p>　　无论是美国的gps、俄罗斯的“格洛纳斯”，还是欧洲的“伽利略”，都只有一种轨道设计，即中圆轨道设计，只不过区别在选取3个轨道面还是6个轨道面上。而我国的北斗全球卫星导航系统则集中了3种轨道设计——地球同步静止轨道、倾斜地球同步轨道和中圆轨道，在保留中圆轨道3个轨道面设计的基础上，集纳了多种轨道设计的优势于一身，是世界导航系统的首创。</p><p>　　<strong>应用发展——</strong></p><p>　　让“北斗”成为导航代名词</p><p>　　全球卫星导航系统没有最终的理想状态，永远都在不断地发展、完善。</p><p>　　在北斗全球卫星导航系统的建设过程中，需要进一步提升卫星的性能，还要突破很多关键技术。为此，航天人需要急智攻关，形成合力，尽早突破技术，形成能力，让北斗全球卫星导航星座尽早建成。</p><p>　　孙家栋院士指出，比导航系统建设更为重要的是，让国内市场上的广大用户认可、接受和支持自己的导航系统。在gps已经先入为主的情况下，“北斗”团队必须要检查自己的工作，不管是从事卫星组网建设的，还是从事地面运控的，都要下工夫提高产品质量，以提供高质量的导航服务，取得用户的信任。</p><p>　　同时，对于导航系统来讲，单靠天上的卫星也是远远不够的，必须要靠空间星座与地面系统的协同配合，形成有机整体，以保证导航系统的连续性、稳定性、可靠性，提供高精度的定位和精准授时服务。所以，在推动空间工程建设和维护的同时，还要促进地面运控网络的建设和完善，并花大力气系统地推进导航应用。</p><p>　　其中，系统开发导航应用是一个重要课题。我国的导航应用市场并不是空白的，在gps已经占领绝大部分市场的情况下，要想让“北斗”拥有立足之地甚至实现绝地反击，就必须从国家层面上予以支持和推动。要集中国家力量，加大经费投入，对北斗卫星导航系统的应用开发作出全面、系统的规划，在产业政策、科技政策、人才政策、资金政策等多方面予以倾斜和扶持。</p><p>　　而作为普通百姓，我们要相信民族品牌，相信中国的自主导航能力，在技术性能相当的前提下，支持民族品牌，更多地应用“北斗”，也才能更好地推动“北斗”应用的发展。</p><p>　　让我们共同期待，在不远的将来，当我们谈论到卫星导航时，“北斗”能够与gps相提并论甚至实现超越。</p><br />