奮進新征程 建功新時代︱北斗:世界一流的衛(wèi)星導航系統(tǒng)
5月18日,中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會發(fā)布《2022中國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。數(shù)據(jù)表明,隨著北斗三號全球系統(tǒng)開通服務,進一步刺激和拉動了各行業(yè)對北斗衛(wèi)星導航技術(shù)應用的需求和投入,2021年我國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達到4690億元人民幣,繼續(xù)保持穩(wěn)定高速增長態(tài)勢。
2020年7月31日,習近平總書記宣布:“北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通!”我國獨立自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),成為第一個面向全球提供公共服務的重大空間基礎設施。20余載風雨兼程,從奮起追趕到并跑超越,中國北斗再次閃耀太空,邁入服務全球、造福人類的新時代。
中國北斗/ BeiDou Navigation Satellite System
必須有自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)
對國家來說,導航系統(tǒng)就像是眼睛。掌握了時間和空間,就控制了一個國家最重要的基礎信息。早在20世紀70年代,“兩彈一星”的先驅(qū)們就認識到研發(fā)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的重要性,但當時國力尚不強盛,資金和技術(shù)上都有困難?!敖?自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng),就意味著擁有獨立的時間、 空間基準,不再受制于人,這些對于保障國家安全、 促進經(jīng)濟發(fā)展、提升科技實力和國家影響力都具有重要的戰(zhàn)略意義?!敝袊l(wèi)星導航定位協(xié)會會長于賢成說。
1994年,面對復雜多變的國際局勢,我國決定研發(fā)獨立自主的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),而當時美國GPS、俄羅斯格洛納斯已經(jīng)紛紛完成全球組網(wǎng)。怎么實現(xiàn)從無到有?如何追趕發(fā)達國家衛(wèi)星導航布局的腳步?研發(fā)團隊面臨著巨大壓力。“北斗系統(tǒng)建設之初,差點兒因經(jīng)費問題無法啟動,”于賢成介紹,“當時包括北斗系統(tǒng)在內(nèi),共有三個衛(wèi)星項目要立項,但是另外兩個衛(wèi)星項目已經(jīng)獲批了,為了保住北斗一號,經(jīng)過反復協(xié)商,最終決定將另外兩顆備份星資金用于北斗一號建設?!?/p>
要為別人指路,首先自己要走出一條路。為了滿足急需,把每個銅板都用在刀刃上,北斗系統(tǒng)首任工程總設計師孫家棟院士提出了符合國情的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,即先建試驗系統(tǒng)、再建區(qū)域系統(tǒng),最后建成全球系統(tǒng)。就這樣,北斗人不斷挑戰(zhàn)世界尖端技術(shù),2000年完成北斗一號建設,解決了從無到有的問題;2012年北斗二號建成區(qū)域系統(tǒng),覆蓋中國和亞太區(qū)域;2020年6月,北斗圓滿完成星座部署,一個多月后正式開通。我們實現(xiàn)了從中國的北斗到世界的北斗的跨越,探索出一條從無到有、從有到優(yōu)、從有源到無源、從區(qū)域到全球的中國特色發(fā)展道路。
北斗導航衛(wèi)星全球組網(wǎng)(示意圖)
大國重器唯有自力更生
關(guān)鍵核心技術(shù)是花錢買不來的。北斗系統(tǒng)從正式啟動到最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射,每個過程都驚心動魄,每次攻關(guān)都舉步維艱。
星載原子鐘是導航衛(wèi)星的心臟,直接決定導航系統(tǒng)的服務精度、服務穩(wěn)定性,是北斗研發(fā)所需的核心器部件?!耙驗閲鴥?nèi)部件尚未成熟,所以我們當時決定從歐洲進口,但簽訂合同后對方提出,必須取得對華銷售許可證,至于能否取得、何時獲得許可證,對方不作任何承諾。實際上就是禁運了,不賣給我們了?!?于賢成說。
買不到,就自己造。北斗工程組織隊伍,你追我趕,經(jīng)過兩年艱苦攻關(guān),我國終于研發(fā)出了自己的星載原子鐘,填補了國內(nèi)空白,指標甚至優(yōu)于國外?,F(xiàn)在用于北斗三號全球系統(tǒng)衛(wèi)星上的原子鐘,已提升到每3000萬年才會出現(xiàn)1秒誤差的精度。
從北斗一號到北斗三號,“自主創(chuàng)新、自主可控”是北斗工程的核心價值。其他衛(wèi)星不敢上,北斗就第一個“吃螃蟹”,硬著頭皮也要上。從北斗一號的太陽帆板做起,北斗系統(tǒng)先后攻克160余項關(guān)鍵核心技術(shù),核心器部件百分之百國產(chǎn)化,核心技術(shù)完全自主可控。于賢成告訴記者,我國首創(chuàng)的全星座星間鏈路已經(jīng)實現(xiàn)了星星互聯(lián)、星地互聯(lián),一星通、星星通。換句話說,現(xiàn)在我們可以只依靠國內(nèi)的地面站就實現(xiàn)對所有衛(wèi)星的管理,即使看不見地球另一面的衛(wèi)星,通過星間鏈路也同樣能和它們?nèi)〉寐?lián)系。
從1994年到2020年,中國北斗已從雙星試驗系統(tǒng)發(fā)展成為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)
北斗系統(tǒng)用20多年時間走過國外衛(wèi)星導航40年的發(fā)展路程,靠的是什么?一是團結(jié)協(xié)作,二是攻堅克難。即便是在最艱難的時候,北斗人也從未被眼前的困難嚇倒。于賢成說:“‘自主創(chuàng)新’是北斗工程的核心價值,‘開放融合’是北斗工程的世界胸襟,‘萬眾一心’是北斗工程的重要法寶,‘追求卓越’是北斗人的精神追求。新時代北斗精神是幾代北斗人頑強拼搏、奮斗追夢的真實寫照,也激勵著北斗人繼續(xù)追求卓越。GPS 能做的事情,我們的國產(chǎn)系統(tǒng)也完全能不受制于人地做到?!?/p>
讓北斗更好惠及國內(nèi)服務全球
天上好用,地上用好。北斗系統(tǒng)具備的導航定位授時和通信數(shù)傳等強大功能,可向全球用戶提供定位導航授時、全球短報文通信、區(qū)域短報文通信、國際搜救、星基增強、地基增強、精密單點定位等服務,廣泛應用于海內(nèi)外各行各業(yè)。
基于定位系統(tǒng),高鐵列車在區(qū)間內(nèi)可以自動化運行。在泰國,北斗系統(tǒng)為快遞人員提供路線追蹤、定位和導航服務。納米級授時服務可確保智能電網(wǎng)、超高壓電力傳輸系統(tǒng)與接受系統(tǒng)精確同步??仆鼗诰軉吸c定位,應用高精度接收機,在建造摩天大樓施工過程中實現(xiàn)垂直方向毫米級測量誤差。
值得一提的是,北斗系統(tǒng)獨創(chuàng)的“短報文”技術(shù),不僅讓北斗系統(tǒng)用戶知道“我在哪”,還能告訴別人“我在哪”“在干什么”,即使在海洋、沙漠或是通信基站遭到破壞的地方,也能與外界緊急通信。2008 年汶川大地震就是靠這一技術(shù)大幅提升救援效率。目前,全球半數(shù)以上國家都在使用北斗系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)與美國、俄羅斯、歐洲衛(wèi)星導航系統(tǒng)在用戶端功能上的兼容與互操作也進一步深化。新冠肺炎疫情發(fā)生以來,北斗系統(tǒng)通過線上推進了多項國際合作。
北斗應用于高鐵
根據(jù)《白皮書》最新數(shù)據(jù),2021年,我國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達到4690億元人民幣,較2020年增長16.29%。北斗正在成為智能手機、可穿戴設備等大眾消費產(chǎn)品定位功能標準配置。2021年,具有衛(wèi)星導航定位功能的智能手機出貨量達到3.43億臺,北斗地基增強功能可實現(xiàn)1米級高精度定位,已經(jīng)在我國多個城市開展車道級導航試點應用。同時,具備北斗三號短報文通信能力的大眾手機也即將面市。
國際主流芯片廠商的產(chǎn)品也廣泛支持北斗。截至2021年底,國產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷量已超過2億片,季度出貨量突破1000萬片,具有北斗定位功能的終端產(chǎn)品社會總保有量已超過12億臺/套(含智能手機)。
數(shù)據(jù)顯示,我國衛(wèi)星導航與位置服務領域企事業(yè)單位總數(shù)量保持在14000家左右,從業(yè)人員數(shù)量超過50萬。截至2021年底,業(yè)內(nèi)相關(guān)上市公司(含新三板)總數(shù)為90家,上市公司涉及衛(wèi)星導航與位置服務的相關(guān)產(chǎn)值約占全國總體產(chǎn)值的8.7%左右。
同時,我國衛(wèi)星導航與位置服務領域自主創(chuàng)新能力持續(xù)提升。2021年,中國衛(wèi)星導航專利申請累計總量突破9.8萬件,繼續(xù)保持全球領先。隨著“北斗+”和“+北斗”的深化發(fā)展,北斗應用市場進一步擴大,尤其是在新基建和數(shù)字經(jīng)濟政策有力拉動下,行業(yè)和區(qū)域的各種新應用、新業(yè)務、新模式呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的良好局面?!笆奈濉睍r期,我國將進一步推動北斗應用深度融入國民經(jīng)濟發(fā)展全局。
于賢成建議,“十四五”時期,在衛(wèi)星導航相關(guān)方面要全面推動北斗優(yōu)先使用,建立完善的產(chǎn)業(yè)監(jiān)測統(tǒng)計體系和評估評價體系?!霸凇奈濉陂g研發(fā)生產(chǎn)一批‘北斗優(yōu)先’的終端裝備,建設運行一批北斗應用系統(tǒng),提供一系列時空信息服務,形成一批具有國際競爭力的骨干企業(yè),服務國內(nèi)和國際的海量用戶,使北斗應用生態(tài)更加完善,使北斗應用產(chǎn)業(yè)化邁上新臺階,更好惠及國內(nèi),服務全球。”
來源:中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會
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