從1994年啟動北斗一號工程建設后，26年時間，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設實現(xiàn)飛速跨越，我國陸陸續(xù)續(xù)打了近60顆北斗衛(wèi)星，北斗三號后期100%國產化。

  

  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)星導航系統(tǒng)星座部署的收官衛(wèi)星。北斗三號系統(tǒng)繼承了有源定位和無源定位兩種技術體制，通過“星間鏈路”，即衛(wèi)星與衛(wèi)星之間連接“對話”，解決了全球組網需要全球布站的問題。

  

  北斗三號在北斗二號的基礎上進一步提升性能、擴展功能，為全球用戶提供定位導航授時、全球短報文通信和國際搜救等服務，同時在中國及周邊地區(qū)提供星基增強、地基增強、精密單點定位和區(qū)域短報文通信服務。

  

  “北斗系統(tǒng)的建成，不光是航天強國的標志，是中國第一次為全世界提供公共服務的產品，關鍵我們還是免費的。”中國衛(wèi)星導航系統(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“三步走”是結合我國在不同階段技術、經濟發(fā)展實際提出的發(fā)展路線。

  

  第一步即建設北斗一號系統(tǒng)，實現(xiàn)衛(wèi)星導航從無到有。1994年，北斗一號系統(tǒng)建設正式啟動。2000年，我國發(fā)射2顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，北斗一號系統(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，進一步增強系統(tǒng)性能。2007年，我國又發(fā)射1顆接續(xù)衛(wèi)星。這4顆北斗一號衛(wèi)星被稱為北斗導航試驗衛(wèi)星。

  

  目前北斗一號衛(wèi)星已全部退役，但北斗一號系統(tǒng)當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、導航、授時需求，使中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現(xiàn)了從無到有的跨越，中國成為繼美國、俄羅斯之后第三個擁有衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

  

  當時衛(wèi)星采用的是有源定位體制，用戶要發(fā)射信號，系統(tǒng)才能對其定位，這個過程要依賴衛(wèi)星轉發(fā)器，所以有時間延遲，且容量有限，滿足不了高動態(tài)的需求。不過，北斗一號巧妙設計了雙向短報文通信功能，這種通信與導航一體化的設計是北斗的獨創(chuàng)。

  

  北斗系統(tǒng)建設的步伐也并未就此停止。2004年，我國開啟北斗系統(tǒng)建設第二步。2007年4月14日，“北斗二號”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，中國正式啟用了申報的頻率資源，也正式拉開北斗系統(tǒng)建設帷幕。

  

  北斗二號系統(tǒng)創(chuàng)新性地構建了中高軌混合星座架構，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。

  

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

  

  2009年，第三步北斗三號系統(tǒng)啟動建設，北斗三號系統(tǒng)要架設“星間鏈路”，實現(xiàn)全球組網。按照目前工程要求，到2020年，北斗三號計劃發(fā)射30顆衛(wèi)星，全面建成北斗三號系統(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)星已進入軌道，完成在軌測試、在軌聯(lián)調。

  

  不過，北斗三號總共發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量是35顆，因為在正式開展星座組網之前，北斗三號還發(fā)射了5顆試驗衛(wèi)星進行技術驗證。

  

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

  

  國產原子鐘300萬年差一秒，北斗三號后期100%國產化

  

  中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設計師、北斗三號衛(wèi)星首席總設計師謝軍曾將衛(wèi)星導航系統(tǒng)比喻成“太空中的燈塔”。

  

  “一個這么高精度的太空燈塔，你怎么建立起來？位置誰來給測準？測準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)建設發(fā)展歷程困難重重，國外的技術封鎖成為當時制約北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程建設的最大瓶頸。

  

  計時裝置原子鐘是導航衛(wèi)星的“心臟”。北斗二號研制初期，我國本打算從國外引進核心器部件原子鐘，但由于外方原因，最終沒能實現(xiàn)合作。

  

  “在那個時候，我們的北斗二號工程已經全面啟動了，沒有核心的東西，我們的系統(tǒng)，我們整個的研制工程就要受阻?！北倍沸l(wèi)星導航系統(tǒng)工程總設計師楊長風表示，在當時的情況下，北斗人堅定一種信念，“一定要拿出自己的原子鐘來?！?

  

  兩年時間，北斗團隊攻克了原子鐘這一最大技術瓶頸。星載原子鐘的精度指標是幾乎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，這項突破讓導航系統(tǒng)的時頻精度提高了一個數(shù)量級，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)星壽命延長可減少備份衛(wèi)星數(shù)量，保證長期穩(wěn)定為用戶提供服務。

  

  衛(wèi)星導航系統(tǒng)是涉及國家安全、經濟社會發(fā)展的重要空間基礎設施，是基礎設施中的支撐和基礎。

  

  謝軍表示，中國有能力也應該實現(xiàn)衛(wèi)星導航系統(tǒng)及其核心部件自主可控國產化的目標?！氨倍啡柡笃诘乃行l(wèi)星上應該說100%的產品都是國產化的。”

  

  首次為全球提供公共服務產品，我們是免費的

  

  “北斗系統(tǒng)的建成，不光是航天強國的標志，是中國第一次為全世界提供公共服務的產品，關鍵我們還是免費的?！敝袊l(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其說。

  

  北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供的信號無時無處不在，其定位、導航、授時、全球短報文通信等功能在災害救援、智慧農耕、資源調查等場景中得到廣泛應用，還能測珠峰高度。

  

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

  

  如果身處中國及周邊地區(qū)，使用短報文一次還可發(fā)送1000個漢字。漁民可與周邊漁船聯(lián)絡，遇險時實現(xiàn)及時自救和互救。

  

  在冬小麥收割季，無人駕駛小麥收割機借助北斗高精度定位，加入傳感器和控制器，可實現(xiàn)收割規(guī)范準確。

  

  在作業(yè)前設定好作業(yè)距離、耕作面積等參數(shù)后，北斗無人自動駕駛輔助系統(tǒng)可引導農機進入自動作業(yè)模式，行距誤差小，有助于提高土地使用率、減少機手作業(yè)強度、提高作業(yè)效率，確保農田作業(yè)的標準化、精準化。

  

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

  

  在峰頂，GNSS（全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)）接收機能通過衛(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系。

  

  2005年時，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴美國GPS系統(tǒng)。今年中國同時參考美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯和中國北斗這四大全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，并以北斗數(shù)據為主。

  

  登頂測量時，頂峰的GNSS接收機依托北斗系統(tǒng)和珠峰地區(qū)以及外圍的GNSS監(jiān)測網聯(lián)機同步觀測，同時還可監(jiān)測相關地區(qū)的地殼運動。

  

  今年全國兩會期間，楊長風表示，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，我們的北斗都會向你提供滿意的服務?！?

  

  來源：澎湃新聞