炫亮科技星空的“北斗星”

王令朝

2011年4月10日，我國用“長征三號甲”運載火箭將第八顆“北斗星”定位導航衛(wèi)星成功地送上太空，這意味著我國衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)工程建設又向前邁出了一大步，我國成為世界上第三個擁有自主衛(wèi)星定位導航網(wǎng)絡的國家。那么。北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)究竟是怎樣的一個“東東”，它與GPS又有怎樣的不同呢?

橫空出世的國產(chǎn)“衛(wèi)星眼”

衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)是一種具有廣泛商業(yè)和軍事用途的高科技產(chǎn)物，小到機動車輛定位、電子地圖。大到高速列車控制、導彈追蹤……都離不開衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)。為了打破目前美國GPS衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)在全球一統(tǒng)天下的壟斷格局，我國從20世紀80年代起開始研究和規(guī)劃北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)，并于2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月25日成功發(fā)射三顆“北斗一號”定位導航試驗衛(wèi)星，從此拉開了我國自主掌控衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的大幕。

第一代北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)是由三顆“北斗一號”定位衛(wèi)星組成的，其中兩顆是工作衛(wèi)星、一顆是備用衛(wèi)星，地面部分則包括控制中心和用戶終端。該系統(tǒng)可向用戶提供全天候的即時定位服務，其定位精度約為幾十米，授時精度約為100納秒。在2008年北京奧運會期間，它和已有的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)一起，對城市道路交通、比賽場館安全等定位監(jiān)控發(fā)揮了卓有成效的“安?！弊饔?。

據(jù)悉，規(guī)劃中的第二代北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)設計方案是由空間段、地面段和用戶段三個部分所組成。其中空間段包括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。它提供兩種服務方式，即開放服務和授權(quán)服務，開放服務是指在服務區(qū)域內(nèi)免費提供定位、測速和授時服務，其定位精度為10米、授時精度為50納秒、測速精度為0.2米／秒：而授權(quán)服務則是指向為有高精度、高可靠定位導航需求的授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務信息。

設計獨特的“北斗星”

專家指出，我國北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的設計原理與美國GPS、俄羅斯GLONASS衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)有著巨大的差別。

眾所周知，GPS和GLONASS系統(tǒng)都是使用24顆高度約為20000千米的衛(wèi)星，GPS系統(tǒng)分布在6個軌道平面上，每個軌道平面4顆；而GLONASS系統(tǒng)則分布在3個軌道平面上，每個軌道平面有8顆衛(wèi)星，衛(wèi)星的分布能使人們在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星。由此獲得高精度的三維定位數(shù)據(jù)。它們的用戶終端都是被動接收鄰近衛(wèi)星發(fā)出的含時間代碼的脈沖信號，并在自己的接收裝置上解算來自多顆衛(wèi)星的信號，最終確定自己的空間定位：而北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的用戶終端則不需要被動接收衛(wèi)星的信號就可以獲得自己的空間定位位置。也就是說，它只要發(fā)射一串含時間代碼的脈沖信號給鄰近衛(wèi)星，衛(wèi)星接收后再發(fā)射信號給地面主控站，由主控站負責解算往返于衛(wèi)星、主控站、用戶之間的信號代碼，最后再將解算的定位信息傳送到用戶終端。

最令人驚喜的不同是，北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)它不僅能使用戶知道自己的所在位置，而且還可以告訴別人自己在什么地方。這個獨創(chuàng)性的功能特別適用于需要導航與移動數(shù)據(jù)通信的場合、例如交通運輸、調(diào)度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢，等等。

我國的下一個戰(zhàn)略目標是到2020年左右建成由30余顆衛(wèi)星組成、覆蓋全球區(qū)域的北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其系統(tǒng)性能將達到同期的國際先進水平。

專家指出，國產(chǎn)“衛(wèi)星眼”不僅打破了GPS的壟斷，而且還可為國人提供各種優(yōu)質(zhì)、免費的服務。例如，當你進入一個不熟悉的地方時，可以使用裝有北斗衛(wèi)星導航接收芯片的手機或車栽衛(wèi)星導航裝置查詢要走的路線：又如，你可以向當?shù)胤仗峁┥贪l(fā)送文字信息。查詢最近的停車位、餐廳、旅館等。服務商會根據(jù)你所在的位置提供需要的信息：再如，當你在沙漠、山區(qū)、海洋等人煙稀少地區(qū)進行搜索救援時，除了導航定位外還可通過短報文及時報告所處位置和受災情況……