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抬头仰望“北斗星”
作者:柯普 责任编辑:王月红 来源:《铁军》 日期:2014-10-14 浏览次数:6932
2010年1月17日0时12分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭成功发射第3颗北斗导航卫星
在宁谧的夜晚,仰望浩瀚银河,恰似一把大勺的北斗星,显得格外明亮。可你有没有发现,2010年1月17日0时12分,在我国上空又多了一颗“北斗星”,这就是我国用“长征三号丙”运载火箭从西昌卫星发射中心发射的第3颗北斗导航卫星。
我国为什么要打造独立运行的全球卫星导航系统?北斗卫星导航系统何时才能投入商业运营?能不能被称为“中国版的GPS”?是否对其他国家构成威胁?要搞清这些问题的答案,还得——
从百度被“黑”说起
“有问题,找百度”,这是许多网友的口头禅。然而,2010年1月12日早上8时多,突然出现百度网址无法访问的现象。很快,陕西、北京、广东、江苏等地都出现了类似情况。中午12时51分,百度董事长兼首席执行官李彦宏在其贴吧上惊呼:“史无前例,史无前例呀!”上午百度被黑4小时不能使用,中午百度官方说美国的域名解析服务器被人恶意修改;下午中国电信CDMA网络绝大部分省份有GPS告警,但是没有引发电话中断,美国官方说是在升级GPS系统。
GPS为何物?简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻、地球上任意一点都能同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人安全准确地沿着选定的路线,准时到达目的地。还可以为导弹、飞机、舰艇等提供实时、全天候和全球性的导航服务。
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美军研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成部分。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗卫星星座已布设完成,其导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间,将地球“尽收眼底”。
GPS系统由三部分组成:空间部分——GPS星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点,中国是GPS的用户之一。
就拿1月12日我国CDMA网络出现的告警来说,始作俑者便是美国对其GPS系统的更新。中国电信的CDMA网络,中国移动的TD-SCDMA网络,都需要GPS信号同步,否则切换不了。这就是为什么美国军方GPS系统一升级,全国电信、移动的网络就受到影响的原因。
再仔细想想,上百度玩魔兽,在QQ和网友聊天,用的是联想的电脑,华为的路由器,电信的宽带,中国虽说有域名管理中心,但是顶级域名解析服务器在美国,IP地址管理中心在美国。人家随便做点小动作,你啥都玩不成啦。国产CDMA设备、WCDMA设备、TCL手机,这些网络、手机的核心部件在美国、少部分在欧洲。高通公司垄断了CDMA产业链,做基站的要买他的信道芯片,做手机的要买他的基带芯片,至于科技含量不高的外壳、放大器、屏幕、电路板之类,你们去生产吧。所以离开了GPS信号同步和高通公司CDMA产业链,全世界的互联网就瘫痪了。核心服务掌握在外国人手中,难免受制于人,这就是典型的GPS依赖症。百度被“黑”、电信告急这两件事,直接打中了中国的软肋。
自主编织中国太空网
也许有人会问,中国有自己的北斗卫星导航系统,怎么不用?一是北斗卫星的数量和覆盖面不够,无法提供实时、全天候和全球性的导航服务,而且只是“区域性”的,距离“全球性”仍有不少差距;二是北斗系统的接收机规模小、价格贵。美国GPS的数据费用每千字不到0.03美分,而北斗网络高达20元人民币,这样的高价显然还不能商用。
目前,全世界有4套导航体系:美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”和中国的“北斗卫星导航系统”。“格洛纳斯”系统在上世纪70年代开始研制,1984年首颗卫星入轨,目前在轨星只有6颗可用,不能独立组网,只能与GPS联合使用。为减少对GPS的依赖,中国和欧盟正式签署了“伽利略”计划技术合作协议,成为参加该计划的第一个非欧盟成员国,印度也选择了与“伽利略”的合作。同时,印度与俄罗斯签署了《关于和平利用俄全球导航卫星系统的长期合作协议》,决定要联合发射18颗导航卫星发展“格洛纳斯”系统。
北斗导航卫星工作示意图
2000年,中国首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2005年9月,国家发改委、国防科工委联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》,正式将北斗导航系统建设列为国家基础建设规划。2007年4月14日,中国成功发射了第1颗北斗导航卫星;2009年4月15日第2颗导航卫星入轨。2010年1月17日第三颗卫星入轨,这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出重要一步。
北斗卫星导航系统提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务,是为在服务区域内的用户免费提供全天候、实时定位服务,定位精度10米,授时精度10纳秒,测速精度0.2秒;授权服务是向用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息,短报文通信,一次可传送多达120个汉字的信息。
我国正在实施的北斗卫星导航系统,由空间段、地面段和用户段三部分组成。按照建设规划,空间段相继发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,建成覆盖全球的卫星导航系统;地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站;用户段由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”等其他卫星导航系统兼容的终端组成。2012年,北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的服务能力。2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。也就是说,我们要彻底摆脱美国的GPS系统,大约还需要10年的时间。
北斗一号照亮救生路
虽然目前在轨的北斗卫星不及GPS神通广大,但也有着与GPS和“格洛纳斯”无法比拟的独特优势。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,特别是在2008年抗击雪灾、汶川抗震救灾、北京奥运会中发挥了重要作用。
中国人民解放军 救灾部队官兵使用“北斗”手持机
值得一提的是,在汶川抗震救灾的日日夜夜,北斗一号的出色表现令人刮目相看:当一支支救援部队向震中“孤岛”汶川县城挺进时,他们的行动轨迹通过北斗一号卫星传回北京;在通信中断的情况下,救援部队通过携带的北斗一号终端机,向后方指挥部传送着最新的灾情;在寻找失事的米-171直升机的特殊战斗中,北斗一号迅速将搜救范围缩小;某部一支救援分队进入山区后,和后方失去联系30多个小时,由于小分队携带了北斗一号终端机,北京的卫星导航管理中心及时对其进行定位,通知部队派人接应。这支小分队在援军接应下,最终成功走出了山区,还带领500多名受困群众安全转移。
称“中国版的GPS”为时过早
曾有国内媒体称,北斗系统是“中国版的GPS”,这并不准确。
首先,北斗系统目前只是区域卫星导航系统,只能覆盖中国自己的头顶及其周边地区;而GPS是全球导航定位系统。
其次,作用原理不同。北斗系统是用户先发射需要定位的信号,通过卫星转发至地面控制中心,地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户。传递时间长,定位精度偏低;而GPS和“格洛纳斯”只需要接收4颗卫星的位置信息,由自己解算出三维坐标,具备全天候、连续、隐蔽定位的优点。
第三,北斗系统目前还不完全适用于军事目的。北斗系统用户机必须主动向卫星发射信号,这样就失去了无线电隐蔽性,这对军事用户是个巨大的缺点。此外,北斗一号目前还不能为己方的导弹、飞机、潜艇提供精确打击的目标引导。
中国发射北斗三号卫星后,西方一些媒体似乎拿到了中国“太空威胁论”的新“证据”,这是毫无道理的。中国的卫星导航应用近年来发展迅速,建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球导航系统,促进卫星导航产业链形成,是中国空间发展战略的需要,也是国民经济快速稳定发展的需要,对任何国家构不成“威胁”。
目前,中国的绝大多数应用都是建立在美国的GPS之上。当我们的通信离不开GPS,交通离不开GPS,生产离不开GPS时,如果一旦发生战争,美国关闭GPS应用,中国的网络就会瘫痪,手机就会失灵,导弹、飞机、潜艇发射的精确制导武器就会失去目标。其实,美国早已制定了在特定时期、特定情况下对别国停止GPS使用者服务的战略。在这种情况下,防人之心不可无。
作为中国这样的大国,必须有自主知识产权的卫星导航系统,这就是建立北斗系统的意义,也是“抬头仰望北斗星”的原因所在。