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抬頭仰望“北斗星”
作者:柯普 責任編輯:王月紅 來源:《鐵軍》 日期:2014-10-14 瀏覽次數:8377
2010年1月17日0時12分,中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭成功發射第3顆北斗導航衛星
在寧謐的夜晚,仰望浩瀚銀河,恰似一把大勺的北斗星,顯得格外明亮。可你有沒有發現,2010年1月17日0時12分,在我國上空又多了一顆“北斗星”,這就是我國用“長征三號丙”運載火箭從西昌衛星發射中心發射的第3顆北斗導航衛星。
我國為什么要打造獨立運行的全球衛星導航系統?北斗衛星導航系統何時才能投入商業運營?能不能被稱為“中國版的GPS”?是否對其他國家構成威脅?要搞清這些問題的答案,還得——
從百度被“黑”說起
“有問題,找百度”,這是許多網友的口頭禪。然而,2010年1月12日早上8時多,突然出現百度網址無法訪問的現象。很快,陜西、北京、廣東、江蘇等地都出現了類似情況。中午12時51分,百度董事長兼首席執行官李彥宏在其貼吧上驚呼:“史無前例,史無前例呀!”上午百度被黑4小時不能使用,中午百度官方說美國的域名解析服務器被人惡意修改;下午中國電信CDMA網絡絕大部分省份有GPS告警,但是沒有引發電話中斷,美國官方說是在升級GPS系統。
GPS為何物?簡單地說,這是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統可以保證在任意時刻、地球上任意一點都能同時觀測到4顆衛星,以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度,以便實現導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人安全準確地沿著選定的路線,準時到達目的地。還可以為導彈、飛機、艦艇等提供實時、全天候和全球性的導航服務。
全球定位系統(GPS)是20世紀70年代由美軍研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務,并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰略的重要組成部分。經過20余年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年3月,全球覆蓋率高達98%的24顆衛星星座已布設完成,其導航范圍可覆蓋整個地球表面和近地空間,將地球“盡收眼底”。
GPS系統由三部分組成:空間部分——GPS星座;地面控制部分——地面監控系統;用戶設備部分——GPS信號接收機。GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優點,中國是GPS的用戶之一。
就拿1月12日我國CDMA網絡出現的告警來說,始作俑者便是美國對其GPS系統的更新。中國電信的CDMA網絡,中國移動的TD-SCDMA網絡,都需要GPS信號同步,否則切換不了。這就是為什么美國軍方GPS系統一升級,全國電信、移動的網絡就受到影響的原因。
再仔細想想,上百度玩魔獸,在QQ和網友聊天,用的是聯想的電腦,華為的路由器,電信的寬帶,中國雖說有域名管理中心,但是頂級域名解析服務器在美國,IP地址管理中心在美國。人家隨便做點小動作,你啥都玩不成啦。國產CDMA設備、WCDMA設備、TCL手機,這些網絡、手機的核心部件在美國、少部分在歐洲。高通公司壟斷了CDMA產業鏈,做基站的要買他的信道芯片,做手機的要買他的基帶芯片,至于科技含量不高的外殼、放大器、屏幕、電路板之類,你們去生產吧。所以離開了GPS信號同步和高通公司CDMA產業鏈,全世界的互聯網就癱瘓了。核心服務掌握在外國人手中,難免受制于人,這就是典型的GPS依賴癥。百度被“黑”、電信告急這兩件事,直接打中了中國的軟肋。
自主編織中國太空網
也許有人會問,中國有自己的北斗衛星導航系統,怎么不用?一是北斗衛星的數量和覆蓋面不夠,無法提供實時、全天候和全球性的導航服務,而且只是“區域性”的,距離“全球性”仍有不少差距;二是北斗系統的接收機規模小、價格貴。美國GPS的數據費用每千字不到0.03美分,而北斗網絡高達20元人民幣,這樣的高價顯然還不能商用。
目前,全世界有4套導航體系:美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、歐洲“伽利略”和中國的“北斗衛星導航系統”。“格洛納斯”系統在上世紀70年代開始研制,1984年首顆衛星入軌,目前在軌星只有6顆可用,不能獨立組網,只能與GPS聯合使用。為減少對GPS的依賴,中國和歐盟正式簽署了“伽利略”計劃技術合作協議,成為參加該計劃的第一個非歐盟成員國,印度也選擇了與“伽利略”的合作。同時,印度與俄羅斯簽署了《關于和平利用俄全球導航衛星系統的長期合作協議》,決定要聯合發射18顆導航衛星發展“格洛納斯”系統。
北斗導航衛星工作示意圖
2000年,中國首先建成北斗導航試驗系統,使我國成為繼美、俄之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。2005年9月,國家發改委、國防科工委聯合發出《關于加速推進北斗導航系統應用有關工作的通知》,正式將北斗導航系統建設列為國家基礎建設規劃。2007年4月14日,中國成功發射了第1顆北斗導航衛星;2009年4月15日第2顆導航衛星入軌。2010年1月17日第三顆衛星入軌,這標志著北斗衛星導航系統工程建設又邁出重要一步。
北斗衛星導航系統提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務。開放服務,是為在服務區域內的用戶免費提供全天候、實時定位服務,定位精度10米,授時精度10納秒,測速精度0.2秒;授權服務是向用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息,短報文通信,一次可傳送多達120個漢字的信息。
我國正在實施的北斗衛星導航系統,由空間段、地面段和用戶段三部分組成。按照建設規劃,空間段相繼發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星,建成覆蓋全球的衛星導航系統;地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站;用戶段由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、歐洲“伽利略”等其他衛星導航系統兼容的終端組成。2012年,北斗衛星導航系統將首先提供覆蓋亞太地區的服務能力。2020年左右,建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。也就是說,我們要徹底擺脫美國的GPS系統,大約還需要10年的時間。
北斗一號照亮救生路
雖然目前在軌的北斗衛星不及GPS神通廣大,但也有著與GPS和“格洛納斯”無法比擬的獨特優勢。該系統已成功應用于測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域,特別是在2008年抗擊雪災、汶川抗震救災、北京奧運會中發揮了重要作用。
中國人民解放軍 救災部隊官兵使用“北斗”手持機
值得一提的是,在汶川抗震救災的日日夜夜,北斗一號的出色表現令人刮目相看:當一支支救援部隊向震中“孤島”汶川縣城挺進時,他們的行動軌跡通過北斗一號衛星傳回北京;在通信中斷的情況下,救援部隊通過攜帶的北斗一號終端機,向后方指揮部傳送著最新的災情;在尋找失事的米-171直升機的特殊戰斗中,北斗一號迅速將搜救范圍縮小;某部一支救援分隊進入山區后,和后方失去聯系30多個小時,由于小分隊攜帶了北斗一號終端機,北京的衛星導航管理中心及時對其進行定位,通知部隊派人接應。這支小分隊在援軍接應下,最終成功走出了山區,還帶領500多名受困群眾安全轉移。
稱“中國版的GPS”為時過早
曾有國內媒體稱,北斗系統是“中國版的GPS”,這并不準確。
首先,北斗系統目前只是區域衛星導航系統,只能覆蓋中國自己的頭頂及其周邊地區;而GPS是全球導航定位系統。
其次,作用原理不同。北斗系統是用戶先發射需要定位的信號,通過衛星轉發至地面控制中心,地面控制中心解算出位置后再通過衛星轉發給用戶。傳遞時間長,定位精度偏低;而GPS和“格洛納斯”只需要接收4顆衛星的位置信息,由自己解算出三維坐標,具備全天候、連續、隱蔽定位的優點。
第三,北斗系統目前還不完全適用于軍事目的。北斗系統用戶機必須主動向衛星發射信號,這樣就失去了無線電隱蔽性,這對軍事用戶是個巨大的缺點。此外,北斗一號目前還不能為己方的導彈、飛機、潛艇提供精確打擊的目標引導。
中國發射北斗三號衛星后,西方一些媒體似乎拿到了中國“太空威脅論”的新“證據”,這是毫無道理的。中國的衛星導航應用近年來發展迅速,建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的覆蓋全球導航系統,促進衛星導航產業鏈形成,是中國空間發展戰略的需要,也是國民經濟快速穩定發展的需要,對任何國家構不成“威脅”。
目前,中國的絕大多數應用都是建立在美國的GPS之上。當我們的通信離不開GPS,交通離不開GPS,生產離不開GPS時,如果一旦發生戰爭,美國關閉GPS應用,中國的網絡就會癱瘓,手機就會失靈,導彈、飛機、潛艇發射的精確制導武器就會失去目標。其實,美國早已制定了在特定時期、特定情況下對別國停止GPS使用者服務的戰略。在這種情況下,防人之心不可無。
作為中國這樣的大國,必須有自主知識產權的衛星導航系統,這就是建立北斗系統的意義,也是“抬頭仰望北斗星”的原因所在。