中国北斗身负两大“绝活” 能否超越美国GPS? 钦州360

发布时间:2019-11-09

身負兩大“絕活”的[中國 的拚音:zhōng guó]北鬥能超越美國GPS嗎?

10月9日,《[日本 的英 文:吃屎的國家][經濟 的拚音:jīng jì]新聞》報道,中國將於11月發射定位精[度 的拚音: dù]更高的北鬥三號全球組網衛星,到今年年底將增至4顆。

2018年前後,中國將完成18顆北鬥三號全球組網衛星發射,為“一帶一路”沿線國家提供基本[服務 的拚音:fú wù],2020年[[形成 的英 文:caused] 的英 文:formed]全球服務能力。

文 | 毛新願瞭望智庫特約科技觀察員

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1994年,中國著手研發北鬥防空係統;2000年,[開始 的英 文:appeared]應用於試驗衛星發射;2011年底,麵向民間開放〖钦州360官网地址〗。

現在的北鬥二號係統由23顆衛星組成,覆蓋中國和西太平洋,其定位精度約為10米。中國[開發 的拚音:kāi fā]的北鬥三號係統將定位精度提高至2。5米至5米。

中國的目標是在2020年將北鬥係統的國內利用率到提高到60%■钦州360消防器材■。與北鬥三號對應的半導體芯片正在開發過程中,將於近期正式投入市場,應用於汽車導航係統和共享單車[位置 的拚音:wèi zhi][管理 的拚音:guǎn lǐ]係統。北京拜克洛克科技有限公司透露,將利用北鬥係統管理ofo共享單車位置。

1

有了GPS,為啥還要搞“北鬥”?

GPS全稱為Global Positioning System,隸屬於美國空軍,能為全球用戶提供低[成本 的英 文:cost]、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息。

這個係統[主要 的拚音:zhǔ yào]包含民碼和軍碼兩種信號,二者精密級別不在一個量級,前者是毫米級別,後者是分米級別。

GPS有多強大?

[軍事 的拚音:jūn shì]方麵:目前,美國[幾乎 的拚音:jī hū][所有 的拚音:suǒ yǒu][飛機 的拚音:fēi jī]、坦克、艦船、單兵、精確製導彈藥都在使用GPS。

在戰場上,精確製導的[重要 的拚音:zhòng yào]性毋庸置疑。

最典型的應用是在1991年海灣[戰爭 的拚音:zhàn zhēng]時期,美國轟炸伊拉克水電站,至少需要數百噸常規彈藥,並且,轟炸機麵臨著巨大的防空火力威脅。而基於GPS和圖像精確製導的導彈,隻需兩顆——一顆炸出缺口,第二顆沿著缺口飛進去,在百公裏外發射便可自動飛向目標。

第二次海灣戰爭期間,甚至[出現 的英 文:There]了導彈順著新聞大樓通風口一直鑽下去的高精度襲擊場景。

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此外,對於戰場指揮係統,特別是大空間跨度的指揮,極其精確的時間同步也是非常重要的,GPS都[可以 的拚音: kě yǐ]做。

民用方麵:[離開 的英 文:absence]了GPS,手機不能導航,微信不能共享位置,各種地圖都不能用。。。。。。

離開了GPS,國家的電網都會沒那麽穩定。

離開了GPS,各大股[票 的英 文:ticket]/大宗商品交易所的時間沒法精確同步(GPS可做到納秒級別授時),為確保[安全 的英 文:safest],金融效率會降低很多,還玩什麽高頻交易、超短線?

離開了GPS,[科學 的英 文:Science]界現在的大氣、重力場、地球磁場、地球板塊[運動 的拚音:yùn dòng]、地震及火山[自然 的拚音:zì rán][災害 的英 文:disaster]、地球洋流和海[平麵 的拚音:píng miàn]變化、冰川運動和融化等研究,就基本可以退回到20年前的狀態了,[這些 的拚音:zhè xie]年上述領域的重大突破都和GPS有緊密關係。

離開了GPS,自動駕駛技術、精密農業、民航飛機高精度起飛降落自主導航,[都是 的英 文:All are]夢。

離開了GPS,超大工程定位,比如港珠澳大橋、高鐵、突破人類天際的各個中國大橋,就沒那麽多中國速度了,測量與校正就足夠折騰的。

。。。。。。

[然而 的英 文:however],這麽重要的GPS,極易被控製。

如果[完全 的拚音:wán quán]依賴GPS,美國加上了幹擾,怎麽辦?或者,根本不讓你用了呢?還有更極端的,幹脆給你發送虛假的GPS信號呢(GPS的幹擾、欺騙都容易實現)?

那麽,輕則汽車、輪船等走錯路,重則導彈[攻擊 的拚音:gōng jī]錯誤目標,打到[自己 的拚音:zì jǐ]也極有[可能 的拚音:kě néng]

在美國GPS一家獨大之時,美國軍方在所有民用信號上放了幹擾。後來俄羅斯格洛納斯(GLONASS)係統出現,美國為了應對競爭才取消了這個幹擾(2000年5月2日)。從圖中可以看出,取消幹擾後,民用信號的定位精度直接從百米級提高到了今天的米級。

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曾經高度依賴美國GPS係統的[印度 的英 文:不怕死的]也吃過大虧。

1999年,印巴卡吉爾(Kargil)戰爭期間,美國[覺得 的拚音:jué de]不能讓印度太得瑟,就直接關閉了印巴戰區的所有GPS服務,導致印度的[武器 的拚音:wǔ qì]和士兵瞬間“失明”,[遭受 的拚音:zāo shòu]了巨大的損失。

後來,印度痛定思痛,放棄了自己原先開發的GPS增強係統及與GPS相關的衛星,自己做了一套[區域 的拚音:qū yù]性的導航係統。

2

大國重器,必須靠自己!

實際上,早在1970年,我國就提出了關於衛星導航技術的論證方案——“燈塔”項目,與美、蘇在同一時期,後來,因國內外形勢變化被迫下馬。

海灣戰爭給全[世界 的拚音:shì jiè]“上了一課”,大家都深刻意識到衛星導航係統的巨大價值。

1993年7月23日,美國無中生有地指控中國“銀河”號貨輪將製造化學武器的原料運往伊朗。當時,“銀河”號正在印度洋上正常航行,突然船停了下來。事後大家才[知道 的英 文:knew],這是因為當時美國局部關閉了該船所在海區的GPS導航服務,使得船不知道該向哪個方向行駛。

“銀河號事件”使[我們 的拚音:wǒ men]清楚地意識到:衛星導航,我們一定要自己搞出來!

1994年,我國開始進行北鬥一號的研製[工作 的拚音:gōng zuò]

2000年,發射了兩顆靜止軌道衛星,實現了區域性(僅限於亞太地區)衛星導航;

2003年,又發射了一顆備份衛星,北鬥一號正式完工,我國[已經 的英 文:have been]在軍事領域(戰術武器等)擺脫了對GPS的依賴。

按原[計劃 的拚音:jì huà],我國隻需研發出北鬥一號應用於亞太地區即可,在全球性應用方麵寄望於與歐盟計劃共同推出伽利略係統。

2000年,伽利略係統立項;

2003年,我國率先加入該項目,投資超過2億歐元,並迅速[成立 的英 文:was founded]了中歐衛星導航技術[培訓 的英 文:training][合作 的拚音:hé zuò][中心 的拚音:zhōng xīn]

然而,造價僅僅相當於一個歐洲中型機場的伽利略係統(35億歐元)進展很不順利,歐盟麾下各國明爭暗鬥,導致這個項目被不斷推遲——計劃於2006年前後建成的係統至今仍未完成。中國雖然是投資方,卻被不斷排擠,歐盟很多核心技術的研究都把中國排除在外。

中國果斷決定:自己幹!

2007年,中國開始正式[建設 的拚音:jiàn shè]自己的北鬥衛星導航係統,也就是我們熟知的北鬥二代。

到了2012年,我們已經發射了16顆衛星,完全覆蓋了亞太地區。

北鬥二號的建設與運轉給我們積累了大量的技術和經驗,我們的目光已超越亞太地區、投向全世界任何一個地方。

於是,北鬥三號正式開始建設。2015年,中國發射了北鬥三號第一顆衛星,目前,進入建設高潮期。

現在,北鬥已經成長為共計23顆的龐大衛星導航係統,在2020年,將有35顆衛星處於工作狀態,從而實現全球無差別的高精度定位。

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3

中國北鬥有兩大“絕活”

評價導航係統的主要[指標 的英 文:indexes]主要有四項:

*軍用價值。導航係統最主要的目的是服務於軍事(美國GPS、我國北鬥、俄羅斯格洛納斯均隸屬於軍方)。

*民用價值。民用是可以賺錢的,[因此 的英 文:therefore]賺錢和商業化能力也是個極其重要的指標。

*實用性。全球性的一定比區域的好,1厘米精度的肯定比1米的好,能1分鍾定位的肯定比1小時的好,獨立的肯定比依賴[其他 的拚音:qí tā]衛星係統的好。

*穩定性。幾個係統處於競爭狀態,所以需要保持現有狀態穩定,頻繁發射衛星補充(畢竟都是幾十個大衛星的衛星星座),[而且 的拚音:ér qiě][由於 的英 文:Meanwhile]競爭和需求必須更新換代。

按照這四個指標來看,美國的GPS導航係統仍然獨占鼇頭——GPS是已經發展了30多年的成熟係統,早就實現了全球覆蓋,衛星補充穩定,長期維持在32顆,並已經更新到第三代。

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最重要的是,GPS幾乎壟斷了全世界民用導航市場,其商業價值遠遠超過軍方投資。後來者很難與其爭鋒。

我國的北鬥衛星導航係統緊隨其後。

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北鬥有兩大“絕活”:

一是最複雜的星座係統。

不同於世界其他任何一個係統,北鬥是[唯一 的英 文:sole]一個使用了地球靜止軌道(36000公裏高)、地球傾斜同步軌道(36000公裏高)和中軌軌道(20000+公裏高)的衛星導航係統。GPS、格洛納斯、伽利略都是僅使用中軌軌道。

北鬥使用了更加高軌的靜止和傾斜同步軌道,衛星軌道運轉周期為24小時,其信號會長期覆蓋指定區域,且衛星之間形成的數據通信鏈路也能校正誤差、進一步提高精度。

我國重點覆蓋的區域是亞太地區及“一帶一路”地區,係統建成後,這些地區均將獲得優於GPS係統的精準定位。

二是短報文係統。

其他所有定位係統隻接收太空信號,不與通信衛星進行任何交流。而北鬥的接收機可以和衛星進行交流,最典型的應用是可以發布140個字的短報文,就像現在[人們 的英 文:People]平時用的“短信”,既能夠定位,又能顯示發布者的位置。

在海洋、沙漠和野外等沒有網絡的地方,安裝北鬥係統終端的用可以定位自己的位置,並能夠向外界發布文字信息。該技術將被用於緊急救援、野外作業、海上作業係統。

更重要的是,北鬥的短報文功能可以實現雙向通信,提供的指揮端機可進行一點對多點的廣播傳輸,為各種平台應用提供了極大便利,在國防、民生和應急救援等領域具有很強的應用價值。

特別是在災區,在通訊、電力中斷或移動通信[無法 的拚音:to be]覆蓋北鬥終端的情況下,可以使用短報文進行通信。

2008年汶川地震時,進入重災區的救援部隊利用120字的短報文突破通信盲點、與外界取得[聯係 的英 文:links],及時向指揮部匯報了災情。

而且,這個功能不但實用,而且成本很低,目前我國民用短報文大概幾毛錢一條。

由上可知,無論是軍用還是民用,北鬥對我國[意義 的英 文:meanings]重大,稱其為“國之重器”絲毫不為過。在技術上,它完全可以與新一代GPS媲美,之前有媒體報道過某博士破解了北鬥信息,完全是謠言,因為“破解”的是民碼,而民碼本來就是要公開的(全世界各個係統都是如此)。

隻是相比GPS,在商業化方麵,北鬥暫時很難從每年千億[美元 的拚音:měi yuán]級別的GPS市場[那裏 的拚音:nà li]“分一杯羹”。而且,北鬥係統尚未完全建成,競爭力較為有限。

不過,2020年前後,北鬥三期完全建成,巨大的國內市場和“一帶一路”國家的需求足以支撐北鬥成長為世界第二大係統。在未來,北鬥還有[很大 的英 文:huge]上升空間。

4

俄歐印日的導航係統怎麽樣?

目前,世界上有四大全球導航係統、兩個區域性導航係統。除中美外,俄羅斯、歐盟、日本也在搞導航係統,它們水平怎麽樣呢?

俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)係統

該係統自蘇聯時期開始建設,是唯一一個頻分多址的係統(不同於其他係統的碼分多址)。

這兩個的區別可以用一個例子形容:在一條狹窄的道路上(國際上頻段資源非常有限),在運貨(導航信息)的過程中,你可以選擇用很多小車(多個頻率,俄羅斯方案),也可以選擇用2輛(老版本GPS兩個頻率)大車,或3輛大車(伽利略、新GPS、北鬥三個頻率)運輸,各有利弊。

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因為小車運輸,格洛納斯安全係數高,在抗幹擾和欺騙等方麵很強,同時兼容性較差、維護成本很高。

獨特的軌道設計使其在高緯度地區擁有很高的應用價值(畢竟考慮俄羅斯地理位置),[但是 的拚音:dàn shì],高緯度地區人口太少,再加上俄羅斯一直以來跟歐美矛盾重重,格洛納斯很難擴大用戶,幾乎不具備商業化潛力。

蘇聯解體後,格洛納斯陷入絕境。普京的強力[支持 的拚音:zhī chí]讓這個係統起死回生,但也僅讓其維持在理論上最少的24顆衛星。目前,格洛納斯係統是俄羅斯政府[最大 的拚音:zuì dà]花費的單個項目,[隨著 的英 文:Along with]俄羅斯經濟衰落,前景很不樂觀。

歐洲的伽利略(Galileo)係統

它曾經是北鬥的“[老師 的拚音:lǎo shī]”,起步就三頻信號,隻是被拖延了10年後才重新開始發射衛星,錯失了[許多 的拚音:xǔ duō]良機。現在,該係統有了18顆衛星,要陸續補到30顆才能覆蓋全球。

一直以來,歐洲在軍事上依賴於美國,而且蘇聯解體後,歐洲沒有了大規模正規軍入侵的威脅。所以伽利略係統在起步階段就定位為“民用”係統。歐洲真正看重的,是以定位導航為核心的巨大市場——在當時,全球的衛星導航所涉及、產生的經濟利潤,基本上全都被美國賺取了。

但是,它的商業化道路走得並不輕鬆。

“伽利略”計劃的推出,刺激了美國和俄羅斯加快技術更新,新一代GPS和新一代“格洛納斯”的定位精度等技術指標很快反超“伽利略”,“伽利略”逐漸喪失了技術相對領先的優勢。

而中國北鬥二號的橫空出世,[不僅 的拚音:bù jǐn]使歐洲“伽利略”係統[準備 的拚音:zhǔn bèi]與美國GPS一爭高下的願望大打折扣,也衝淡了“伽利略”未來的市場前景。這已經跟它當初的目標相差太多。

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印度區域導航係統IRNSS

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以前,印度有一個依賴於GPS的區域增強係統,上文提過,在印巴[衝突 的拚音:chōng tū]期間,美國關掉了交戰雙方的GPS服務。印度後來自力更生,建成了一個獨立的區域增強係統IRNSS。覆蓋範圍僅限印度這一片,而且,最近幾顆衛星上的原子鍾接連出現故障,如果不快速發射衛星進行補充,很可能會導致任務失效。

日本的準天頂係統QZSS

[圖片] 日本的準天頂係統,是目前世界上[最小 的英 文:smallest]的導航係統

這是一個依賴於GPS服務、加強GPS係統在日本地區應用的係統,發的信號都和GPS一樣。如果美國GPS關掉信號不讓它用,它就真不能用了。現在僅有3顆衛星為它服務。

從全球六大衛星導航係統來看,我國的北鬥在技術方麵不亞於美國GPS。雖然GPS很早便進入了市場、實現了壟斷,北鬥的商業化推廣極難進行(沒有民用的盈利,光靠國家投資不是長久之計),但我們還是要一步一步地走下去。

特朗普上任兩周簽8條行政[命令 的拚音:mìng lìng]

號外號外,特朗普又出行政命令啦!行政命令有多強,買不了吃虧,買不了上當,是XX你就堅持60秒!


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