首先我需要告诉大家什么是导航系统。导航,Navigation,也就是导引、航行的意思,我们需要确认一个物体所处位置、附近的地形、所要去的目的地同时能够计算出最短路径,才能做出一个完整的导航系统。
世界上有这么几个国家拥有导航系统,美国的GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗。
其他国家的不予论述,我们今天还是主要讨论国内的北斗系统。北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统
建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各
行业的广泛应用。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以
及与其他卫星导航系统兼容的终端。而北斗系统的目的是:北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授
时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。为使北斗卫星导航系统更好地为全球
服务,加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作,促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用,中国愿意与其它国家合作,共同发展卫星导航事业。
当然了,说是这么说,但是没有一个导航系统的目的是纯民用的,关键还是军事用途。当年我国登上钓鱼岛后,想利用GPS测定钓鱼岛的地形以及地理位置时,美国直接临时改换了GPS的通用波段,以此限制我国
测绘自己的固有的国家领土,因此为了不受美国钳制,我国开发了北斗系统。毕竟万一发生了战争,别人GPS肯定不会给你使用,我们就成了瞎子,洲际导弹什么的也无法攻击他们的重要建筑了(所以朝鲜其实开发
出核弹也没什么用,发射不出去的)。
下面摘录一段杨元喜院士说过的话,“终于完成了全球的组网,心情是很激动的。”杨元喜说。
杨元喜告诉记者,最后一颗组网卫星发射成功意义重大,是中国定位导航设施体系建设的一个重要里程碑,这意味着北斗全球星座部署圆满完成,全球用户都可以享用中国提供的定位导航授时服务,我国重要基础设
施也可以完全依赖自主可控的定位导航和设施体系。今年是北斗全球系统建设的收官之年。经过几代北斗人的不懈努力,用20多年走完其他全球卫星导航系统40多年的发展之路,为世界卫星导航发展贡献了“中国方
案”。杨元喜表示,北斗人的使命不单是卫星发射组网成功,更重要的是为全球用户,尤其是中国用户提供稳定、可靠的定位导航和授时服务,这才是最终目标。“从今天起,北斗人又迎来一个新的起点,下一步以北
斗为核心,要构建满足从深空到深海无缝的定位导航和授时体系服务。我们得琢磨下一代功能更强,服务范围更广,更坚韧,更可靠的定位导航设施建设,任务仍然非常艰巨。”我们什么时候才能用上北斗导航?杨元
喜介绍说,北斗提供的信号实际上是无时无处不在,“高大上”的北斗导航,早已经不知不觉“常伴你左右”。杨元喜透露,进入北斗卫星导航时代,北斗其实一直在默默地帮你“对表”。从手机定位到手表授时,从交
通导航到防灾减灾,从无人耕作到国际搜救······近年来,北斗系统已在各行各业得到广泛应用。“在电力网络中,北斗授时确保了大量自动化装置精准运行,保障电能源源不断地输送到千家万户;常年出海的渔民早
就使用了中国的北斗,短报文功能已成为他们闯海的“守护神”,在没有互联网的大海上发出信息,在危急时刻得到及时救助。”杨元喜说。据了解,北斗卫星导航系统,是中国为全人类建设的一项重大空间基础设施。
目前,国产北斗基础产品已经出口120余个国家和地区,其中覆盖“一带一路”国家达到30余个。杨元喜表示,未来希望北斗有更多的特色服务能服务全球,“天涯若比邻”不再是诗句中的遐想。
其实杨院士早在18年就给我们做过报告,那次报告也是我整个大学生涯唯一去听过的一次报告,杨院士在那时就告诉我们需要转向海底矿产资源方面转型,我们就知道北斗系统基本上已经开发接近完成了,接下来的
两年不过是附属产品的开发与检测。但是北斗的产生确实给我国的航天科技带来了不小的底气,否则我们中国的连一双属于自己的眼睛都没有,又如何能在美国面前维护自己的权益呢?说起来,美国近期不顾国内疫情
十分严重也要在中国南海方面对中国施压,也极有可能是中国这双天眼给美国带来的不小的压力造成的,毕竟有了这双眼睛,我们中国就有了跨地区精确打击目标的能力,足以对美国本土造成精确的军事打击与威胁。
不过北斗不仅仅是军事方面的应用,民用方面其实也是必不可少的。为了探索北斗系统在民用市场的应用形式,我国首先在交通运输业、海洋渔业、精准农业、防灾减灾等领域设立了示范项目。
1. 交通运输业
交通运输业是北斗系统应用最典型的行业,占国内卫星导航市场近七成的市场份额,是北斗民用化的一个突破口。交通运输部 2011 年 12 月提出的“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”是北斗系统在民用领域
的第一个示范性项目。该项目要求天津、河北、河南等 9 个省市的大客车、旅游包车和危险品运输车辆自 2013 年1 月起必须安装兼容北斗系统的车载终端。
2014 年初,公安部、交通运输部、国家安监总局联合制定了《道路运输车辆动态监督管理办法》,要求全国运营车辆安装兼容北斗系统的车载终端,并接入道路货运车辆公共监管与服务平台。北斗系统在交通运输业
示范项目取得的成果会是拓展其在车载导航市场应用的一个良机。
2. 海洋渔业
海洋渔业是北斗系统应用的主要行业之一,用于海洋渔业的北斗终端数占北斗民用终端总数的近 40%。
2012 年,农业部开展了“北斗海洋渔业应用示范工程”,计划在山东、浙江、海南等沿海地区投资约 9000 万元,为当地渔船配备北斗导航终端。2013 年,农业部和财政部共同发布的《农业机械购置补贴实施指导
意见》提出,将用于海洋渔业的北斗终端纳入全国农业机械购置补贴范围。在国家政策支持下,船用北斗终端的覆盖率已大幅提高。北斗导航官网数据显示,目前北斗海洋渔业综合信息服务终端的用户量已超过10万,
短报文通信量每月最高可达 70 万条。北斗系统在海洋渔业的应用,可以为出海人员提供海上导航定位、遇险求救、船岸短报文通信等多种服务,也可以为海洋渔业管理部门提供出海渔船的位置信息、灾害紧急联络、
渔业资源保护等服务。
3. 精准农业
精准农业是一套由信息技术支持,根据空间变化,定位、定时、定量地实施现代化农业操作与管理的系统。它可以根据农作物生长的周边环境来调节养料的投入,实时诊断农作物的病虫害情况,确定作物的生长阶段,
进而实现低投入高产出、改善作物生长环境、提高农业资源利用率,取得良好的经济和环境效益。
2014 年,新疆生产建设兵团第八师上报的 “北斗系统精准农业应用示范工程”被列入国家战略性新兴产业发展专项资金计划。这项示范工程以石河子市为依托,建设北斗农业机械导航与定位平台,并部署了 5 万套
北斗精准农业生产应用终端。随后,农业部颁布的《农业机械购置补贴实施指导意见》和《 2015—2017 年农机购置补贴指南》中,将北斗导航自动驾驶农机列入补贴项目。在政府的倡导和补贴下,北斗导航系统在
我国农业领域的应用将加速渗透,市场规模有望迅速上升。
4. 防灾减灾
北斗系统的导航定位、双向通信等功能可以在灾害发生时帮助解决指挥调度、应急通信等难题,从而提高灾害救援的反应速度和决策能力。中国气象局于 2014 年启动了“基于北斗导航卫星的大气、海洋和空间检测
预警示范应用工程”,其中包括建设北斗气象探空系统、北斗气象预警发布系统、北斗海风海浪探测系统和北斗水汽电离层遥感探测系统四个示范项目。
2017 年 2 月,福建在全省各个野外监测点建立400 余个北斗气象数据传输站,同时部署了 100 余部具备定位和短报文通信 功能的手持终端,确保了无论是在网络信号不佳的偏远地区还是出现通信网络故障等情
况,都可以通过北斗卫星终端进行气象数据的采集、解析以及应急通信服务工作,此措施扫除了气象通信盲区,可以保证主体观测站气象数据传输的及时性、有效性和稳定性,提高灾害天气条件下监测预警工作的精细
程度。