2011年12月27日上午10時,國務院新聞辦公室就北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)試運行情況舉行新聞發(fā)布會。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的新聞發(fā)言人、中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其宣布,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將于今天正式提供試運行服務,并且鄭重地承諾,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)向全世界提供免費的服務。這是一個令人振奮的消息,它意味著中國在導航方面的信息安全今后不再受制于人,而將完全信賴于自己的技術支持和保障。
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)﹝BeiDou(COMPASS)Navigation atellite System﹞是中國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),與美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。其目標是建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩(wěn)定可靠覆蓋全球的導航系統(tǒng),形成完善的國家衛(wèi)星導航應用產業(yè)支撐、推廣和保障體系,推動衛(wèi)星導航在國民經濟社會各行業(yè)的廣泛應用。
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務,包括開放服務和授權服務兩種方式。開放服務是向全球免費提供定位、測速和授時服務,定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒。授權服務是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導航需求的用戶,提供定位、測速、授時和通信服務以及系統(tǒng)完好性信息。
編織“北斗”網
衛(wèi)星導航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎設施,中國一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識產權的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2000年,首先建成北斗導航試驗系統(tǒng),使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。該系統(tǒng)已成功應用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域,產生顯著的經濟效益和社會效益。特別是在2008年北京奧運會、汶川抗震救災中發(fā)揮了重要作用。為更好地服務于國家建設與發(fā)展、滿足全球應用需求,我國啟動實施了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設。
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設與發(fā)展,以應用推廣和產業(yè)發(fā)展為根本目標,不僅要建成系統(tǒng),更要用好系統(tǒng),強調質量、安全、應用、效益,遵循以下建設原則:
一、開放性。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設、發(fā)展和應用將對全世界開放,為全球用戶提供高質量的免費服務,積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作,促進各衛(wèi)星導航系統(tǒng)間的兼容與互操作,推動衛(wèi)星導航技術與產業(yè)的發(fā)展;二、自主性。中國將自主建設和運行北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可獨立為全球用戶提供服務;三、兼容性。在全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會(ICG)和國際電聯(lián)(ITU)框架下,使北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與世界各衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現(xiàn)兼容與互操作,使所有用戶都能享受到衛(wèi)星導航發(fā)展的成果;四、漸進性。中國將積極穩(wěn)妥地推進北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設與發(fā)展,不斷完善服務質量,并實現(xiàn)各階段的無縫銜接。
自2000年以來,中國已成功發(fā)射了6顆“北斗導航試驗衛(wèi)星”,建成北斗導航試驗系統(tǒng)(第一代系統(tǒng))。這個系統(tǒng)具備在中國及其周邊地區(qū)范圍內的定位、授時、報文和GPS廣域差分功能,并已在測繪、電信、水利、交通運輸、漁業(yè)、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域逐步發(fā)揮重要作用。
中國正在建設的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成,提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務(屬于第二代系統(tǒng))。開放服務是在服務區(qū)免費提供定位、測速和授時服務,定位精度為10米,測速精度0.2米/秒,授時精度為10納秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統(tǒng)完好性信息。
中國原計劃在2012年左右“北斗”系統(tǒng)將覆蓋亞太地區(qū),這一步現(xiàn)已基本完成。下一步計劃2020年前后覆蓋全球,建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
“北斗”的奧秘與用途
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的工作過程是:首先由中心控制系統(tǒng)向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號,經衛(wèi)星轉發(fā)器向服務區(qū)內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應信號,經衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)接收并解調用戶發(fā)來的信號,然后根據用戶的申請服務內容進行相應的數(shù)據處理。對定位申請,中心控制系統(tǒng)測出兩個時間延遲:即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號,經某一顆衛(wèi)星轉發(fā)到達用戶,用戶發(fā)出定位響應信號,經同一顆衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲;和從中心控制發(fā)出詢問信號,經上述同一衛(wèi)星到達用戶,用戶發(fā)出響應信號,經另一顆衛(wèi)星轉發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的,因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離,以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和,從而知道用戶處于一個以第一顆衛(wèi)星為球心的一個球面,和以兩顆衛(wèi)星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統(tǒng)從存儲在計算機內的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值,又可知道用戶處于某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統(tǒng)可最終計算出用戶所在點的三維坐標,這個坐標經加密由出站信號發(fā)送給用戶。
該系統(tǒng)最大的用戶數(shù)為每小時540000戶,用于短報文通信時,用戶終端具有雙向報文通信功能,用戶可以一次傳送40個至60個漢字的短報文信息;用于精密授時時,可向用戶提供20ns至100ns時間同步精度;用于定位精度時,水平精度100米(1σ),設立標校站之后為20米(類似差分狀態(tài))。
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用范圍十分廣泛,將它應用于國防,能使作戰(zhàn)效能提高100倍至1000倍,作戰(zhàn)費效比提高10倍至50倍,大大提高國防能力和減少國防經濟的負擔。在陸地交通中其用途更多,“北斗”在智能交通、路況信息管理、道路堵塞治理、車輛監(jiān)控和車輛自主導航等方面有著廣泛的應用前景,比如配上接收機,可以準確地知道他的位置,并告訴公安系統(tǒng)包括監(jiān)護者,從而實現(xiàn)實時監(jiān)控;如在小學生佩戴的?;绽锩婕由闲酒?,任何時候都能知道他在哪里,而且這個信息可以通報給家長、公安局和教育局。北斗的實時精密定位還將被應用在土地和農田的整理與管理上,將“北斗”終端裝在拖拉機和收割機等農業(yè)機械上,能夠以0.1米的定位精度實現(xiàn)對農田的精密耕作。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)還可用于監(jiān)控土木工程的建設,比如對樓體建設監(jiān)控:高樓搭建時鋼架結構穩(wěn)定不穩(wěn)定?兩個鋼架在一點交會的時候,那個地方變形會很大,可以達到十幾個毫米,超過一定的變形就會垮,所以在施工過程中要予以嚴密的監(jiān)控;比如對高鐵建設及運行的監(jiān)控,北斗系統(tǒng)可精確地監(jiān)測出高鐵路基的沉降,為高鐵的運行管理和運行安全實時提供可靠的數(shù)據。(亞敏)
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