從1994年啟動(dòng)北斗一號(hào)工程建設(shè)后，26年時(shí)間，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)飛速跨越，我國陸陸續(xù)續(xù)打了近60顆北斗衛(wèi)星，北斗三號(hào)后期100%國產(chǎn)化。

  

  此次發(fā)射的衛(wèi)星是一顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，也是北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署的收官衛(wèi)星。北斗三號(hào)系統(tǒng)繼承了有源定位和無源定位兩種技術(shù)體制，通過“星間鏈路”，即衛(wèi)星與衛(wèi)星之間連接“對(duì)話”，解決了全球組網(wǎng)需要全球布站的問題。

  

  北斗三號(hào)在北斗二號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升性能、擴(kuò)展功能，為全球用戶提供定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文通信和國際搜救等服務(wù)，同時(shí)在中國及周邊地區(qū)提供星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位和區(qū)域短報(bào)文通信服務(wù)。

  

  “北斗系統(tǒng)的建成，不光是航天強(qiáng)國的標(biāo)志，是中國第一次為全世界提供公共服務(wù)的產(chǎn)品，關(guān)鍵我們還是免費(fèi)的?！敝袊l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其表示。

  

  北斗三步走：4+20+35

  

  北斗系統(tǒng)建設(shè)“三步走”是結(jié)合我國在不同階段技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際提出的發(fā)展路線。

  

  第一步即建設(shè)北斗一號(hào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航從無到有。1994年，北斗一號(hào)系統(tǒng)建設(shè)正式啟動(dòng)。2000年，我國發(fā)射2顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，北斗一號(hào)系統(tǒng)建成并投入使用。

  

  2003年，我國發(fā)射第三顆地球靜止軌道衛(wèi)星，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)性能。2007年，我國又發(fā)射1顆接續(xù)衛(wèi)星。這4顆北斗一號(hào)衛(wèi)星被稱為北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星。

  

  目前北斗一號(hào)衛(wèi)星已全部退役，但北斗一號(hào)系統(tǒng)當(dāng)初建成是邁出了探索性的第一步，初步滿足了中國及周邊區(qū)域的定位、導(dǎo)航、授時(shí)需求，使中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的跨越，中國成為繼美國、俄羅斯之后第三個(gè)擁有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

  

  當(dāng)時(shí)衛(wèi)星采用的是有源定位體制，用戶要發(fā)射信號(hào)，系統(tǒng)才能對(duì)其定位，這個(gè)過程要依賴衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，所以有時(shí)間延遲，且容量有限，滿足不了高動(dòng)態(tài)的需求。不過，北斗一號(hào)巧妙設(shè)計(jì)了雙向短報(bào)文通信功能，這種通信與導(dǎo)航一體化的設(shè)計(jì)是北斗的獨(dú)創(chuàng)。

  

  北斗系統(tǒng)建設(shè)的步伐也并未就此停止。2004年，我國開啟北斗系統(tǒng)建設(shè)第二步。2007年4月14日，“北斗二號(hào)”系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星成功發(fā)射，此后衛(wèi)星向下發(fā)送信號(hào)，中國正式啟用了申報(bào)的頻率資源，也正式拉開北斗系統(tǒng)建設(shè)帷幕。

  

  北斗二號(hào)系統(tǒng)創(chuàng)新性地構(gòu)建了中高軌混合星座架構(gòu)，最終一共打了20顆衛(wèi)星。其中3顆衛(wèi)星已退役，2顆衛(wèi)星為備份。

  

  北斗二號(hào)系統(tǒng)的建成不僅服務(wù)中國，還可為亞太地區(qū)用戶提供定位、測(cè)速、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)。它在兼容北斗一號(hào)有源定位體制的基礎(chǔ)上，還增加了無源定位體制。用戶不用自己發(fā)射信號(hào)，僅靠接收信號(hào)就能定位，解決了用戶容量限制，滿足了高動(dòng)態(tài)需求。

  

  2009年，第三步北斗三號(hào)系統(tǒng)啟動(dòng)建設(shè)，北斗三號(hào)系統(tǒng)要架設(shè)“星間鏈路”，實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)。按照目前工程要求，到2020年，北斗三號(hào)計(jì)劃發(fā)射30顆衛(wèi)星，全面建成北斗三號(hào)系統(tǒng)。

  

  這30顆衛(wèi)星中，有3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星。隨著各路衛(wèi)星上天，此前29顆衛(wèi)星已進(jìn)入軌道，完成在軌測(cè)試、在軌聯(lián)調(diào)。

  

  不過，北斗三號(hào)總共發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量是35顆，因?yàn)樵谡介_展星座組網(wǎng)之前，北斗三號(hào)還發(fā)射了5顆試驗(yàn)衛(wèi)星進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。

  

  目前，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)由北斗二號(hào)系統(tǒng)和北斗三號(hào)系統(tǒng)共同提供，2020年后將平穩(wěn)過渡到以北斗三號(hào)系統(tǒng)為主，計(jì)劃到2035年以北斗系統(tǒng)為核心，建設(shè)更泛在、融合、智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系。

  

  國產(chǎn)原子鐘300萬年差一秒，北斗三號(hào)后期100%國產(chǎn)化

  

  中國航天科技集團(tuán)五院北斗三號(hào)工程副總設(shè)計(jì)師、北斗三號(hào)衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍曾將衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)比喻成“太空中的燈塔”。

  

  “一個(gè)這么高精度的太空燈塔，你怎么建立起來？位置誰來給測(cè)準(zhǔn)？測(cè)準(zhǔn)之后位置怎么保證是穩(wěn)定的，這些方面都是很難的?！?

  

  北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展歷程困難重重，國外的技術(shù)封鎖成為當(dāng)時(shí)制約北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)的最大瓶頸。

  

  計(jì)時(shí)裝置原子鐘是導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”。北斗二號(hào)研制初期，我國本打算從國外引進(jìn)核心器部件原子鐘，但由于外方原因，最終沒能實(shí)現(xiàn)合作。

  

  “在那個(gè)時(shí)候，我們的北斗二號(hào)工程已經(jīng)全面啟動(dòng)了，沒有核心的東西，我們的系統(tǒng)，我們整個(gè)的研制工程就要受阻?！北倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)表示，在當(dāng)時(shí)的情況下，北斗人堅(jiān)定一種信念，“一定要拿出自己的原子鐘來?！?

  

  兩年時(shí)間，北斗團(tuán)隊(duì)攻克了原子鐘這一最大技術(shù)瓶頸。星載原子鐘的精度指標(biāo)是幾乎10萬年才差一秒，讓人驚嘆的是，如今北斗系統(tǒng)星載原子鐘的精度已經(jīng)提升到每300萬年差一秒。

  

  如今北斗系統(tǒng)采用新型氫原子鐘、甚高精度星載銣鐘以及原子鐘的無縫切換技術(shù)，這項(xiàng)突破讓導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)頻精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，性能完全滿足我國北斗系統(tǒng)定位精度要求和衛(wèi)星使用壽命。

  

  北斗三號(hào)衛(wèi)星的使用期限由原來的8年，提升至10-12年，衛(wèi)星壽命延長(zhǎng)可減少備份衛(wèi)星數(shù)量，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定為用戶提供服務(wù)。

  

  衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是涉及國家安全、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施，是基礎(chǔ)設(shè)施中的支撐和基礎(chǔ)。

  

  謝軍表示，中國有能力也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其核心部件自主可控國產(chǎn)化的目標(biāo)。“北斗三號(hào)后期的所有衛(wèi)星上應(yīng)該說100%的產(chǎn)品都是國產(chǎn)化的?！?

  

  首次為全球提供公共服務(wù)產(chǎn)品，我們是免費(fèi)的

  

  “北斗系統(tǒng)的建成，不光是航天強(qiáng)國的標(biāo)志，是中國第一次為全世界提供公共服務(wù)的產(chǎn)品，關(guān)鍵我們還是免費(fèi)的?！敝袊l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其說。

  

  北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的信號(hào)無時(shí)無處不在，其定位、導(dǎo)航、授時(shí)、全球短報(bào)文通信等功能在災(zāi)害救援、智慧農(nóng)耕、資源調(diào)查等場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用，還能測(cè)珠峰高度。

  

  漁業(yè)北斗最早應(yīng)用領(lǐng)域之一。海上通信手段匱乏、信息接收困難，如果漁船安裝北斗終端，就可以及時(shí)接收到漁政管理部門下發(fā)的臺(tái)風(fēng)、雷雨大風(fēng)、海上大霧等災(zāi)害性天氣預(yù)警信息。

  

  如果身處中國及周邊地區(qū)，使用短報(bào)文一次還可發(fā)送1000個(gè)漢字。漁民可與周邊漁船聯(lián)絡(luò)，遇險(xiǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)及時(shí)自救和互救。

  

  在冬小麥?zhǔn)崭罴荆瑹o人駕駛小麥?zhǔn)崭顧C(jī)借助北斗高精度定位，加入傳感器和控制器，可實(shí)現(xiàn)收割規(guī)范準(zhǔn)確。

  

  在作業(yè)前設(shè)定好作業(yè)距離、耕作面積等參數(shù)后，北斗無人自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)可引導(dǎo)農(nóng)機(jī)進(jìn)入自動(dòng)作業(yè)模式，行距誤差小，有助于提高土地使用率、減少機(jī)手作業(yè)強(qiáng)度、提高作業(yè)效率，確保農(nóng)田作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、精準(zhǔn)化。

  

  今年5月，北斗系統(tǒng)還在珠峰高程測(cè)量項(xiàng)目中首次亮相。2020珠峰高程測(cè)量登山隊(duì)5月27日成功登頂世界第一高峰珠穆朗瑪峰。

  

  在峰頂，GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收機(jī)能通過衛(wèi)星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息，而大地高與海拔之間有一定換算關(guān)系。

  

  2005年時(shí)，GNSS衛(wèi)星測(cè)量主要依賴美國GPS系統(tǒng)。今年中國同時(shí)參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北斗這四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，并以北斗數(shù)據(jù)為主。

  

  登頂測(cè)量時(shí)，頂峰的GNSS接收機(jī)依托北斗系統(tǒng)和珠峰地區(qū)以及外圍的GNSS監(jiān)測(cè)網(wǎng)聯(lián)機(jī)同步觀測(cè)，同時(shí)還可監(jiān)測(cè)相關(guān)地區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)。

  

  今年全國兩會(huì)期間，楊長(zhǎng)風(fēng)表示，目前世界上已有半數(shù)以上國家使用上我們的北斗，“今年我們的全球系統(tǒng)建成以后，無論你在世界的任何角落，我們的北斗都會(huì)向你提供滿意的服務(wù)?！?

  

  來源：澎湃新聞