北斗系统组网完成,意味着可以放弃GPS了?有个突出问题尚待解决
关于北斗系统 , 很多人都有许多疑问 。
比如 , 北斗系统对比GPS等系统 , 有哪些优势?
我是否已经在用北斗服务了?
北斗系统组网卫星全部完成之后 , 对于普通人来讲 , 是否意味着可以放弃GPS?
【北斗系统组网完成,意味着可以放弃GPS了?有个突出问题尚待解决】中国北斗取得这样的非凡成就 , 背后有哪些难以想象的艰辛?
今天 , 我就和你聊一聊这些话题 。
2003年5月25日 , 第三颗“北斗一号”卫星升空 , 标志着我国成为继美国、俄罗斯之后 , 世界上第三个拥有全球卫星定位系统的国家;
2007年4月14日 , 第一颗“北斗二号”卫星成功发射 , 能够为用户提供全天候快速定位 , 短报文通信等功能 , 定位精度与GPS民用定位精度相当;
2018年12月27日 , “北斗三号”基本系统完成建设 , 北斗服务范围覆盖”一带一路“沿线国家;

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2020年6月23日 , 第55颗北斗卫星发射成功 , 标志着北斗系统卫星组网“收官” , 正式为全球公众服务 , 这意味着在世界上任何角落都可以使用中国的北斗 。 更为重要的是 , 北斗系统关键器部件百分之百国产化 , 让“卡脖子”成为历史 。
全球导航系统彰显一个国家的航天实力和综合国力的重要标志 , 目前世界上有四大导航系统 , 美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲伽利略和中国的北斗 。
01
在北斗研制过程中 , 有人提出 , 为什么已经有了成熟的GPS系统 , 中国还要投入巨大的人力财力进行自主研制呢?
1991年海湾战争 , 美军借助GPS定位 , “长了眼睛”的战斧导弹对伊拉克的各个目标点施行了精准打击 , 引发世界各国一片哗然 。 在民用领域可以使用他国的导航系统 , 但在国防安全等关键领域仍依赖他国 , 如果对方在关键时刻“冒坏水” , 我方无异于案板上的鱼肉 。
所以,“中国北斗之父”孙家栋早就提出:”我们地面的所有系统 , 安全要保护在我们自己手里 。 ”

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孙家栋
早在上世纪80年代 , 我国就已经开始了卫星定位系统的研制工作 , 打下了基础 。 从1994年起 , 我国正式立项“北斗一号” , 研制独立自主的卫星导航系统 。
在孙家栋的看来 , 建设北斗 , 关键在于应用 , 造福大家才是北斗的终极目标 。
经过20年 , 三代系统的艰苦建设 , 我国的北斗系统已经全部建成 , 成为世界一流的卫星导航系统 。 北斗系统的定位精度 , 民用领域达到10米 , 实际上可以达到1-3米 , 达到世界一流水平 。
那么 , 相比美国GPS和俄罗斯的格洛纳斯等系统 , 后来者北斗有哪些优势?
最大的优势 , 就是短报文通信 。 这个硬核功能让使用北斗系统的终端 , 在没有移动通信的信号的环境 , 一样可以发短信息 , 最多可以发1000个汉字 , 身处险境也可以迅速定位 , 化险为夷 。
比如 , 2008年汶川大地震 , 在灾区电力和通讯设备被破坏无法使用时 , 北斗短报文的功能让灾区的信息可以传输到指挥中心 , 为抗震救灾起到了重要作用 。
海上作业的渔民 , 利用北斗系统可以随时与指挥中心联络 , 保驾护航 , 目前已广泛应用 , 累计救助1万人次 。

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装置在拖拉机上的北斗系统
北斗系统已经全面投入交通领域 , 在公交车、客车、小汽车总计650多万运营车辆上运用了北斗系统 , 实时定位监测 , 保卫行驶安全 。
那么 , 我们普通人是否与北斗距离很远呢?不是的 。
共享单车就用的北斗 , 可以在APP上提上使用者要将单车停放在准确位置 。 如果停在”禁停区“ , 马上就会收到一个提醒短信 , 这就是北斗在发挥作用 。 这个场景是不是很熟悉?地图导航 , 位置信息 , 这些常用的功能 , 都在享受着北斗的服务 。
02
既然北斗系统这么厉害 , 那么我们是否可以完全放弃GPS了呢?
其实还需要很长的一段路要走 。

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GPS商业化成熟 , 成功运行40多年 , 为世界200多个国家和地区服务 , 是卫星的导航服务的第一商业品牌 , 这方面 , 北斗刚刚起步 , 尽管发展很快 , 但在服务全球客户上面 , 与GPS相比 , 仍处于明显劣势 。
所以 , 在民用领域 , 北斗走的是与GPS兼容的路线 , 目前已经有7亿台(套)终端设备兼容北斗系统 。
国内的智能手机已经全方位兼容北斗系统 , 有时候我们导航用的就是北斗系统 。 在国内 , 北斗系统精度并不亚于GPS系统精度 , 为了抗衡北斗 , GPS在民用领域也提升了一定的精度 。
所以 , 北斗系统在商业推广上 , 需要想办法 , 首先促成国内广泛应用 , 逐步替代GPS , 在“一带一路”沿线国家 , 利用价格竞争力和技术优势推广北斗 , 逐渐扩大到全球其他范围的国家和地区 , 打造北斗应用的经典案例 , 这需要一代又一代人的努力 。
北斗系统终端研发出5代 , 让外国的导航系统芯片售价从最初的1000元/片 , 降至仅为6元/片 , 极大的降低了外国产品的竞争力 。
北斗取得这些成就 , 说起来貌似很轻松 , 实际上背后相当艰难 。

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中国北斗系统研制过程中 , 有些关键核心部件与欧洲合作 , 比如星钟 。 本来双方已经谈好协议 , 但签订前欧洲突然反悔 , 逼得中国只能自己干 。
既然中国人在上世纪能造出自己的原子弹 , 那么今天 , 也能造出自己的原子钟 。 研发团队采用内部赛马机制 , 组织三只队伍同时进行攻关 , 两年时间就把星载的原子钟做出来了 。
据介绍 , 星钟的精度 , 通常十万年只差一秒 。 但中国人做的星钟 , 达到了300万年只差一秒的精度 。
这增强了北斗人将北斗关键器部件百分之百的国产化的信心 , 扔掉了外国“拐杖” , 彻底改变了受制于人的局面 。
03
除了关键器件外国会“卡脖子” , 在太空频率资源和轨道位置上 , 我国也差点栽跟头 。
2000年4月18日 , 中国向国际电联申请了卫星的频率资源和轨道位置 , 这代表着可以合法占用太空资源 。 但国际电联也有规定 , 如果一国未能在7年内成功发射卫星 , 拿到卫星信号 , 那么这个频率资源就会被收回 。
面对着急迫的任务 , 中国航天人只争朝夕 , 终于赶在了2007年4月初 , 决定发射第一颗北斗二号卫星 。 没想到 , 发射过程惊心动魄 , 频率资源险些被收回 。

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在发射之前的第三次检查中 , 工作人员突然发现应答机信号不稳定 , 这会导致天上和地上的信号连通出现障碍 , 届时卫星信号能否及时传回到地面不可预料 。
这个问题相当严重 , 如何解决也相当棘手 。 发射团队考虑到 , 如果采取暂缓发射解决应答机故障 , 时间上可能会超出国际电联给到的有效期截止日 , 频率资源必然会被收回 , 7年努力付之东流;如果不解决 , 应答机不工作 , 卫星上去之后 , 拿不到信号 , 频率资源同样会被收回 。
怎么办?为了万无一失 , 团队决定把应答机拿下来查找问题 , 修复 , 和时间赛跑 。
但是 , 查找问题必须要经过大量实验 , 发射现场并不具备这个条件 , 必须拿到位于上海的研制单位去做 。 可是发射窗口期只有3天时间 , 从西昌往返上海修复应答机 , 显然不现实 。
最后 , 在距离最近的成都找到一个研究所 , 工作人员抱着应答机 , 坐汽车颠簸5个多小时赶到了成都 , 整整三天没有合眼 , 最终解决了问题 。
这时 , 已经是4月14日 , 距离国际电联的截止日期只剩3天 。
再不发射就来不及了 。
4月14日当天 , 第一颗首发的北斗二号卫星成功发射 , 经过3天的紧张在轨测试之后 , 4月17日晚上8点 , 在只有4个小时的期限下 , 卫星发射了第一组信号 。
当地面的接收机接收到卫星传来的信号时 , 所有在场的工作人员热泪盈眶 , 欢呼雀跃 , 我国正式取得了卫星的合法权益 。

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这场与时间赛跑的比赛 , 北斗人取得了胜利 。 这也证明科学来不得半点虚假 , 需要严谨的科学精神 。
04
发射卫星 , 经常会遇到突发状况 , 让发射延期或者改期 。
比如说 , 有一年在发射北斗卫星当天 , 就遇到了强烈的雷暴天气 。 雷暴天气是绝对不允许发射卫星的 , 极容易引起火箭爆炸 。 但是 , 根据设计 , 卫星必须要在这个阶段发射才能定位 , 所以北斗工作人员非常焦急 。
他们和气象团队保持5分钟一次的沟通 , 计算雷暴的位置和频次 , 发射必须万无一失 ,
如果20公里范围内没有雷暴 , 就可以发射 。
最后在雷暴间歇期抢出了一个安全窗口 , 只有2分钟 。
当机立断 , 发射!
成功!
每次发射 , 都是揪着心的 , 因为不知道哪个环节会出问题 。
最后一颗组网卫星 , 原定于2020年5月发射 , 因为今年长征7号和长征3号乙型运载火箭接连发射失败 , 所以北斗团队推迟了卫星发射时间 , 改到6月16日 。
没想到6月16日当天 , 发现火箭存在问题 , 于是这颗卫星的发射再次被推迟到了23日 , 好事多磨 , 最后一颗组网卫星终于成功进入轨道 , 圆了中国人的航天梦 。
20年的研制过程 , 三代人进行三代系统的建设 , 从跟随追踪设计到完全自主化 , 北斗系统一路披荆斩棘 , 终于成为世界上四大卫星定位导航系统之一 。

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北斗系统总设计师杨长风总结非常到位 , 他说北斗是”五“千万工程 , 即:调动千军万马、经历千辛万苦、攻克千难万险、造福千家万户、功在千秋万代 。
航天精神向所有北斗人致敬!
北斗的路不会停歇 , 早已展开了跨代核心技术的研发 , 追赶着GPS , 力争达到世界领先水平 。 北斗应用也越来越广泛 , 与普通人的关系越来越密切 。
祝福中国的北斗 , 商业化早日成功 , 真正成为世界的北斗!
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