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北斗试运行几家欢喜几家忧

发布时间:2020-03-04 01:39:12 阅读: 来源:铸铁厂家

在2010年11月举办的第8届中国国际航空航天博览会中,北斗卫星导航系统成为亮点,图为天地一体卫星运行沙盘。

随着科技的进步,许多人在爱车上装上导航仪,驾车时会听到语音提示“前行50米路口右转……”这大大方便了人们的生活,对驾车人来说省了看地图或问路了。目前这种功能就是借助美国的全球定位系统(GPS)来实现的,而在不久的将来,这些车上很可能换上国产的北斗卫星导航系统。

2020年“北斗”或将覆盖全球

顾名思义,导航是引导某一设备沿指定航线从一点运动到另一点的方法。从古至今,人类在生产和生活实践中发明了多种导航方法。例如,天文导航是通过观测天体位置来确定自身的位置和航向,此法设备简单,但受到气象条件的限制。无线电导航是接收海岸电台发出的无线电波来确定舰船自身的位置,它虽不受气象条件的影响,但因无线电波的传播距离有限,故用于远航时有困难。目前来看,卫星导航是一种比较理想的工具。卫星导航是指利用一组导航卫星,对地面、海洋、空中和空间用户进行精确的定位。它具有全时空、全天候、高精度、连续实时地提供导航、定位和授时(天文台用无线电信号播报最精确的时间)的特点。

美国的GPS系统就是目前运营最成熟的卫星导航系统,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统,保证在任意时刻任意一点都可以同时观测到4颗卫星,让卫星采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。

GPS系统从上世纪50年代开始研制,经历了40多年,直到1994年才用24颗卫星组网完成并开始提供导航等服务。该系统前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit),1958年研制,1964年正式投入使用,其用5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕地球13次,且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。美国海军研究实验室随后提出用12到18颗卫星组成1万公里高度的“全球定位网”计划,美国空军则提出以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划。五角大楼在1973年将两者合并,并组建卫星导航定位联合计划局(JPO)领导,该机构包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。经过20多年的研究实验,耗资高达300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座布设完成。

我国跟美国几乎同步开始着手卫星导航系统的研究,不过,囿于国情,可以说“起了早五更,赶了晚大集”。早在上世纪60年代末,我国就开展了卫星导航系统的研制工作,但由于诸多原因而夭折。直到上世纪90年代中期,我国结合国情提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划:第一步是试验阶段,即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务,为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才,研制一些地面应用基础设施设备等(此阶段于2000年启动,到2004年基本完成);第二步是到2012年,计划发射10多颗卫星,建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统(目前已经进入实施);第三步是到2020年,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

关于北斗系统有哪些在生活中不可或缺的重要功能,北斗卫星导航系统新闻发言人介绍说:“和其他三大系统(美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略)不同的是,我们是有源定位和短报文特色服务。它解决了何人、何事、何地的问题,把短信和导航结合,是中国北斗卫星导航系统的独特发明。据报道,其他全球卫星导航系统在后续系统的改进、设计过程中,也要借鉴北斗的短报文通信特色服务。将来靠北斗一个终端,就可以走遍天下。”

台媒渲染“北斗”武器化

就在大陆官方宣布北斗系统投入试运行之后,岛内媒体对此进行各种解读,主旨是夸大北斗的军事用途并臆测给台湾带来的所谓威胁,甚至有防卫专家建言要“反制北斗”。

《联合报》称,北斗卫星导航系统基本上以满足商业服务为主,虽然目前军事用途有限,但其具有雄厚的军事应用潜力,这正是大陆未来发展重点,投资大大超越载人航天和登月工程。报道认为,目前军民应用范畴中的定位导航等大多建立在美国GPS系统之上,一旦美国关闭GPS或者以延时发送信号方式加大民用信号误差,对解放军而言后果不堪设想。《联合报》称,解放军的导弹数量居世界前三位,但与美俄比较,仍缺乏精确导航能力。不过,随着北斗导航卫星星座日渐成形并提高定位精度,大陆武器的引导精度与远距作战能力也大增,势必威胁台湾和西太平洋美国驻军的安全。

《台北时报》呼吁,大陆北斗系统投入运营,这将给台湾的安全带来“长期而巨大的威胁”,军方必须积极谋求反制措施。该报说,尽管大陆官方称北斗系统主要是商业用途,如测绘、气象、渔业、交通以及电信等,但毫无疑问,“解放军是其最主要的受益者。”例如,北斗能精确跟踪目标并提供解析度在10米以下的高清图像,这大大提高了解放军用导弹对台湾实施“外科手术”式打击的效能。台湾政治大学战略专家丁树范称,北斗给台湾带来巨大威胁,军方必须发展技术以干扰北斗的“耳目”。台湾没必要去摧毁北斗的卫星,因为这样成本和风险太大,而只需一种干扰技术,让北斗系统耳不聪目不明即可。此外,台湾还必须继续完善其防空系统,引进美制“爱国者”导弹拦截装置、预警雷达,同时升级自主研发的“天弓”防空网。同时要为“空中哨兵”近程防空系统配备“有效命中与摧毁”弹药——这是击落精确制导弹药及无人机的理想武器系统。

对岛内媒体渲染北斗对台湾的威胁,国台办发言人杨毅称这种担心“是多余的,多虑了”。

“北斗”运行外媒反应不一

相对于台湾媒体的风声鹤唳,多数美国媒体显得很“淡定”。他们认为中国的北斗与美国GPS系统相比“还有很大的差距”。

《华尔街日报》认为,中国的北斗,无论在覆盖范围还是精确度上,都落后美国GPS系统很多。GPS系统从1995年开放商业用途,目前有30多颗卫星组成的星基网络能覆盖全球任何一个地方,而中国的北斗目前有10颗卫星,即便一切顺利,在2012年再发射6颗,由16颗卫星组成的网络也仅能覆盖中国的周边地区,离全球网络还有很长一段路要走。此外,GPS系统商业用途的精确度不到10米,而北斗目前是25米。尽管中国官方称将在2012年底确保北斗的精确度达到10米,但北斗系统的卫星大多是老式的遥感和测绘卫星,能否如期达到目的还有待观察。还有,北斗系统的用户终端,体积庞大且费用昂贵,这远不如GPS系统有竞争力。

美国的“物理学家组织”网站则进一步指出了北斗在技术上与GPS的差异。

导航原理:北斗系统是主动式双向测距二维导航,由地面中心控制系统解算,供用户三维定位数据;GPS是被动式伪码单向测距三维导航,由用户设备独立解算自己三维定位数据。“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题:用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上相当不利;另因终端设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

生存能力:和所有导航定位卫星系统一样,北斗基于中心控制系统和卫星的工作,但其对中心控制系统的依赖性要大很多,因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为弥补这种系统易损性,GPS已经在发展星际横向数据链技术,万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而北斗一旦中心控制系统受损,系统就不能提供服务了。

与美国媒体给北斗“挑刺”不同,印度人则以“狐狸吃葡萄”的心态看中国的太空发展成就。如《印度快报》在今年1月2日刊发题为“印度人在睡大觉”的文章称,中国近几年在太空领域进展神速,它成为继美俄之后第三个实现载人航天的国家,去年11月实现神舟八号无人飞船与天宫实验室对接,去年12月又宣布北斗导航系统开始运行。这与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略一起成为全球四大导航服务运营商。这不仅打破了国际上民用航天技术的等级分配,而且由于空间技术的两用性,也不可避免地改变亚洲的军力平衡。然而,这些并没有让新德里从梦中醒来,统一进步联盟(UPA,印度目前执政党)已经放弃了对航天等高技术产业的政治领导,反对党也无意推进耗资惊人的太空计划。这直接导致的后果不仅是印度难以在民用和军用航天领域跟中国竞争,而且标志着印度致力于谋求外层空间技术发展的国家大战略的总体失败。

北斗在四大领域为中国增彩

我们可梳理一下北斗的出现将给中国带来什么变化。其实,北斗可在经济、技术、军事以及文化认同这四大方面为中国增光添彩。

首先是经济意义,大陆官方称北斗系统免费提供服务,美国GPS系统目前也是免费服务,那么,耗资巨大的卫星组网以及提供服务的经济价值如何得以实现呢?这就要探究其背后庞大的卫星导航产业链,虽然定位导航服务免费,但购买信息终端却要花钱。2003年,大陆卫星导航产业市场价值40亿元人民币,到2011年底激增至500亿元人民币,而其中95%被美国GPS系统拿走。随着北斗系统的迅速成长,这些不该流向国外的财富会被国内生产商获得。英国路透社分析说,中国大陆市场有潜力成为世界最大的导航服务市场,国内设备制造商若能以较低成本生产出表现不逊于GPS系统的终端,那么它们将获得大量订单。到2020年底,大陆卫星导航产业市值将达到600亿美元,届时北斗能占多少目前还难有定论,但可断言,有了北斗竞争,GPS系统绝对不会像现在这样拿掉95%的份额。

其次是技术意义,卫星导航是一条高技术产业链,让北斗顺利组网运行离不开该产业链各环节技术水平的全面提升。从产业链上游看,高空间分辨率和高光谱分辨率卫星、全天候雷达卫星在中国尚属空白;从产业中游看,海量、多源地理信息数据处理、地理信息数据分析等方面的技术研发不够,国内核心遥感数据处理软件产品几乎处于空白状态;从产业下游看,行业应用集成服务、地理信息网络服务模式亟待创新。北斗导航之路,也是这些技术领域的全面升级。正如北斗系统官方网站所言,“推进北斗卫星导航在我国骨干领域、重点行业的应用推广,是我国信息化带动工业化,信息化带动传统产业改造的必然之路和必由之路。”

第三是军事价值,正如美国GPS系统是政府主管军方负责运营一样,航天技术具有军民两用性质,毋庸讳言,北斗的确具有军事价值。解放军国防大学战略研究所所长金一南少将在接受媒体采访时说,“从2003年我们北斗一号系统投入使用后,对军队通讯指挥、导航定位、包括侦察监视、毁伤评估、后勤补给、战场救护都有非常显著的帮助。我们今天GPS系统用得非常方便,很多项目也都是免费的,但考虑到我们未来安全的时候,必须考虑到建立我们自己的系统。因为涉及到国家安全核心部位,核心数据、核心技术没人会给你。因此北斗导航系统,将来不管是发展国家的经济,还是维护国家安全,都具有越来越大的作用。”

最后是有助于破除对西方文化的迷信。西方因其经济发达、科技领先,一直以来以世界文明代言人自居,并向世界各国推行其政治制度和文化成果。然而,北斗系统的出现有助打破这个局面,北斗在某些方面还优于GPS等其他导航系统,如独特的短报文服务等。这证明,西方并不一定在各个方面都领先世界,中国同样能做到,相信越来越多的人会因中国的科技崛起而逐渐放弃对西方文化的迷信。

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