編者按：十八大報(bào)告提出，完善知識(shí)創(chuàng)新體系，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)研究、社會(huì)公益技術(shù)研究，提高科學(xué)研究水平和成果轉(zhuǎn)化能力，搶占科技發(fā)展戰(zhàn)略制高點(diǎn)。實(shí)施國家科技重大專項(xiàng)，突破重大技術(shù)瓶頸。
我國衛(wèi)星導(dǎo)航工程建設(shè)分為試驗(yàn)系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)、北斗全球系統(tǒng)“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。目前，“北斗”完成第二步發(fā)展目標(biāo)，覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域系統(tǒng)全面可用，今年底向民用用戶提供衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，2020年完成35顆衛(wèi)星組網(wǎng)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)耗資巨大，如果不注重民用市場開發(fā)，將是巨大的浪費(fèi)，也會(huì)影響北斗系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
“北斗”達(dá)到全球覆蓋時(shí)將擁有30多顆在軌衛(wèi)星，其定位精度并不比GPS的低。
在功能上，北斗系統(tǒng)的位置報(bào)告、指令傳輸功能是GPS所沒有的。
我國日前成功將第十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，標(biāo)志著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成對(duì)亞太地區(qū)全覆蓋的發(fā)展目標(biāo)，已實(shí)現(xiàn)全部系統(tǒng)功能和指標(biāo)，將于2020年完成35顆衛(wèi)星組網(wǎng)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（英文縮寫COMPASS）。
我國衛(wèi)星導(dǎo)航工程建設(shè)分為試驗(yàn)系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)、北斗全球系統(tǒng)“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。目前，“北斗”完成第二步發(fā)展目標(biāo)，覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域系統(tǒng)全面可用，今年底將向民用用戶提供衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的迅速發(fā)展，引起人們廣泛關(guān)注：“北斗”民用市場前景如何？“北斗”是否先進(jìn)可靠？“北斗”應(yīng)用的潛力何在？
“北斗”民用市場亟須加快推動(dòng)
目前，太空中分布著數(shù)十顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星：美國24顆，俄羅斯17顆，我國16顆，歐盟2顆。其中，美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）是目前惟一能夠獨(dú)立提供全球?qū)Ш?、定位與授時(shí)服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；俄羅斯的全球?qū)Ш较到y(tǒng)（GLONASS）正在向全球服務(wù)方向發(fā)展；而歐盟的伽利略（GALILEO）全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)受多種因素和資金問題制約，至今進(jìn)展緩慢。
衛(wèi)星定位測量需用無線電技術(shù)，因此頻率是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)基礎(chǔ)和運(yùn)行保證。世界各主要大國在此方面的激烈競爭，導(dǎo)致這一極為重要的空間戰(zhàn)略資源變得緊缺。經(jīng)過多次國際頻率磋商，北斗系統(tǒng)頻率工作于2006年3月取得歷史性突破。目前“北斗”正式進(jìn)入國際電聯(lián)頻率登記總表，標(biāo)志著“北斗”擁有了與GPS、GLONASS、GALILEO等平等的頻率保護(hù)地位。
“如果將‘北斗’與GPS結(jié)合使用，比GPS與GLONASS結(jié)合使用的效果更好，每位用戶頭頂上的可用衛(wèi)星，將由過去的4—6顆增加到現(xiàn)在的8—12顆。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)科學(xué)委員會(huì)副主席、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師譚述森表示，“北斗”的加入，使用戶獲得了更高的精度和更可靠的服務(wù)。
“我國亟須加快‘北斗’民用市場培育，加速推進(jìn)‘北斗’產(chǎn)業(yè)。”中國科學(xué)院院士、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟表示，發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)耗資巨大，如果單純用于軍事，不注重民用市場開發(fā)，這是對(duì)衛(wèi)星資源的巨大浪費(fèi)，也會(huì)影響北斗系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。如果我國像美、俄一樣，等完成衛(wèi)星全球覆蓋才來發(fā)展民用市場，也不利于空間技術(shù)的轉(zhuǎn)化和人才隊(duì)伍的培養(yǎng)。俄羅斯在這方面曾有過深刻教訓(xùn)，其GLONASS全球系統(tǒng)于1996年投入使用，由于民用市場發(fā)展緩慢、經(jīng)濟(jì)困難無力補(bǔ)網(wǎng)，基本不能提供可靠服務(wù)。
“北斗”定位精度與GPS相當(dāng)
在向某個(gè)特定用戶提供定位服務(wù)時(shí)，GPS使用4顆在軌衛(wèi)星，而北斗實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)僅使用2顆、區(qū)域系統(tǒng)使用4顆，這是否意味著“北斗”正在向GPS的發(fā)展方向靠攏？
GPS采用無源定位方式，而北斗實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用有源定位方式、北斗區(qū)域系統(tǒng)采用有源、無源兩種定位方式，因此“北斗”具有有源和無源兩種定位方式，這反而是“北斗”的優(yōu)勢所在。
GPS最初是利用核潛艇與其中4顆在軌衛(wèi)星的相互位置關(guān)系，通過方程式解算出核潛艇位置，這是一種無源方式，即核潛艇不向衛(wèi)星發(fā)射定位信息，只有衛(wèi)星向核潛艇發(fā)送信息。然而，這種方式也有不足之處，即沒有利用地面測繪成果，需要衛(wèi)星數(shù)也較多。
上世紀(jì)80年代，由于我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，無法像美俄一樣大量發(fā)射衛(wèi)星。于是，我國軍事測繪專家推出“雙星定位”理論，即將大地測量成果與太空衛(wèi)星定位相結(jié)合。這是一種有源定位方式（即用戶需向衛(wèi)星發(fā)送定位申請(qǐng)信號(hào)），雖然僅僅使用兩顆在軌衛(wèi)星，但定位精度也能滿足需求。如今，我國北斗區(qū)域系統(tǒng)增加了無源定位方式，用戶可以便捷地在兩種定位方式中自由轉(zhuǎn)換。
孫家棟表示，“北斗”衛(wèi)星發(fā)射到不同的太空軌道，正是為了使覆蓋亞太地區(qū)的“北斗”衛(wèi)星密度不小于GPS，而且今后達(dá)到全球覆蓋時(shí)將擁有30多顆在軌衛(wèi)星，“北斗”的定位精度并不比GPS的低。
在實(shí)際應(yīng)用中，GPS為特許民間用戶提供“精碼”服務(wù)，其單點(diǎn)定位精度為5—10米；對(duì)于非特許一般民間用戶，提供“粗碼”服務(wù)，其單點(diǎn)定位精度為20—40米。此前，由于美國僅向我國提供“粗碼”服務(wù)，無法滿足諸如精密測量等民用需求。于是，我國組織建設(shè)了衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)，迫使美國開放中國區(qū)域的GPS精碼服務(wù)，從而使GPS定位精度達(dá)到10米左右。目前，“北斗”定位精度已由此前的25米提高到北斗二號(hào)的10米。
有源定位和短信功能是“北斗”的獨(dú)特優(yōu)勢
“北斗”擁有的其中一種定位方式有源定位方式，往往被人詬??；而其獨(dú)有的短報(bào)文通信功能，也往往被人稱為無用的“雞肋”，事實(shí)是否如此？
“實(shí)際上，這正是‘北斗’的優(yōu)勢所在，也體現(xiàn)了‘北斗’卓越的系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)和今后的擴(kuò)展能力。”譚述森表示，GPS的無源定位方式只解決了“我在哪兒”的問題，而“北斗”的有源定位方式同時(shí)解決了“我在哪兒”和“你在哪兒”的問題，可以說“靠一個(gè)北斗用戶機(jī)就可以走遍天下”。
今年初，我國的一支地質(zhì)勘探隊(duì)，在攜帶GPS用戶機(jī)進(jìn)入無人區(qū)工作時(shí)失蹤；而在南海捕魚的幾千條漁船，由于裝備了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，沒有一艘船因?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)暴而迷航，這就是定位方式差異導(dǎo)致的結(jié)果。
“為在城市高樓群或高山峽谷中的用戶提供定位服務(wù)，‘北斗’也比GPS強(qiáng)一些。因?yàn)樵陬^頂上的狹窄空域，前者比較容易同時(shí)找到兩顆在軌衛(wèi)星，而后者很難在頭頂上同時(shí)找到4顆衛(wèi)星。”譚述森說。
中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心主任楊寶峰介紹：北斗區(qū)域系統(tǒng)的建成和開通運(yùn)行，標(biāo)志著中國衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的跨越式發(fā)展，也標(biāo)志著“北斗”的應(yīng)用將進(jìn)入規(guī)?；?、社會(huì)化階段。與GPS系統(tǒng)相比，“北斗”有著自身的特色和優(yōu)勢，服務(wù)上與GPS基本相當(dāng)，在功能上，北斗系統(tǒng)的位置報(bào)告、指令傳輸功能是GPS所沒有的。因此可以說，就國內(nèi)應(yīng)用而言，GPS能做到的，“北斗”都可以做，而且“北斗”所具有的特色優(yōu)勢，一定會(huì)比GPS應(yīng)用得更好、更廣。
如今，美國研發(fā)的第三代GPS以及歐盟、印度等國正在研發(fā)建設(shè)的新系統(tǒng)，都在考慮增加有源定位方式。“別人學(xué)‘北斗’，并不令人奇怪；今后中國人不用‘北斗’，這才是令人奇怪的事。”南方測繪集團(tuán)技術(shù)管理中心技術(shù)總監(jiān)李耀忠感慨地說，雖然“北斗”在地面站設(shè)備、用戶設(shè)備、衛(wèi)星技術(shù)等方面與美國仍有差距，但在頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，能在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)我國在基礎(chǔ)工業(yè)方面的不足。
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