自主創(chuàng)新讓北斗應(yīng)用越來越接地氣

　　我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)２０１２年年底正式提供服務(wù)以來，連續(xù)穩(wěn)定運行?；诟呔确?wù)，目前北斗已在公安、交通、漁業(yè)、電力、林業(yè)、減災(zāi)等行業(yè)得到廣泛使用?？梢韵胂?，未來，北斗高精度應(yīng)用將成為像水、電、氣一樣觸手可及、隨需而用的公共服務(wù)產(chǎn)品。

（資料圖片 來源互聯(lián)網(wǎng)）

　　“天上建好，地上用好。”作為國家重大空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)２０１２年年底正式提供服務(wù)以來，連續(xù)穩(wěn)定運行，北斗系統(tǒng)已進入全球組網(wǎng)新階段，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為一張國家名片。

　　按照規(guī)劃，預(yù)計２０１８年年底將建成北斗三號基本系統(tǒng)，為“一帶一路”建設(shè)參與國提供服務(wù)；到２０２０年將建成世界一流的北斗三號系統(tǒng)，提供全球服務(wù)。目前，北斗三號系統(tǒng)已成功發(fā)射８顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，建成最簡系統(tǒng)。它繼承了北斗特色，對標世界一流，增加了星間鏈路、全球搜索救援等新功能，以及播發(fā)性能更優(yōu)的導(dǎo)航信號。

　　重大科研成果的背后是一個個富有創(chuàng)新精神的科研團隊，走進北斗研制一線團隊，便能感受到中國北斗的亮點與魅力。

　　自主創(chuàng)新讓北斗表現(xiàn)優(yōu)異

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主發(fā)展、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目標是為全球用戶提供定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。

　　輪船航行在茫茫大海中，需要航標燈的指引。衛(wèi)星在太空飛行，太陽與地球就是它的航標燈：衛(wèi)星飛行姿態(tài)的建立依賴于對太陽、地球的觀測，測量精度越高，衛(wèi)星飛行姿態(tài)就越穩(wěn)定，提供的導(dǎo)航精度也越高。中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的“三只眼”，就是通過觀測太陽、地球為導(dǎo)航衛(wèi)星提供導(dǎo)航。

　　專家介紹說，“三只眼”就是兩個“太陽眼”——模擬太陽敏感器、數(shù)字太陽敏感器，一個“地球眼”——紅外地球敏感器。“太陽眼”負責測量太陽的位置，“地球眼”負責測量地球的位置。

　　安裝了“三只眼”的北斗衛(wèi)星的優(yōu)異表現(xiàn)與“視力”密切相關(guān)。衛(wèi)星入軌初期用模擬太陽敏感器捕獲太陽，再用數(shù)字太陽敏感器和紅外地球敏感器共同作用，更加精確地確定衛(wèi)星的三軸姿態(tài)。

　　科研人員對北斗衛(wèi)星數(shù)字太陽敏感器和紅外地球敏感器進行了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。數(shù)字太陽敏感器的關(guān)鍵技術(shù)突破，實現(xiàn)關(guān)鍵元件自主可控；紅外地球敏感器的關(guān)鍵技術(shù)突破后，具有高測量精度、高可靠性、長壽命、不易受太陽等天體對姿態(tài)測量的干擾等優(yōu)點。

　　衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的通信——星間鏈路，是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域向全球過渡的關(guān)鍵技術(shù)，是提升系統(tǒng)全球服務(wù)能力的核心技術(shù)手段，也是北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的重要標識和技術(shù)制高點。

　　中國電科２９所科研人員提出了自己的北斗全球組網(wǎng)星間鏈路解決方案，率先采用毫米波技術(shù)體制和生產(chǎn)工藝，研制出具有國際領(lǐng)先水平的星間鏈路產(chǎn)品，對于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星實現(xiàn)全球組網(wǎng)起到了關(guān)鍵作用，促進了北斗全球系統(tǒng)的跨域發(fā)展。

　　衛(wèi)星電源分系統(tǒng)也是衛(wèi)星的關(guān)鍵分系統(tǒng)之一，被譽為衛(wèi)星的“生命線”。在北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星研制過程中，中國電科１８所承擔了電源分系統(tǒng)的研制任務(wù)。該所專家介紹說，以中軌道衛(wèi)星為例，配置了雙太陽電池翼、雙蓄電池組、均衡器和電源控制器。其中太陽電池陣是衛(wèi)星的惟一供電能源，蓄電池組是衛(wèi)星儲能裝置。在北斗三號中，首次批量采用了轉(zhuǎn)換效率達到世界先進水平的三結(jié)砷化鎵太陽能電池，能和太陽能帆板的尺寸充分匹配，極大地提高了衛(wèi)星“吸收”太陽能的效率。

　　在儲能方面，北斗三號衛(wèi)星鋰離子蓄電池組的成功應(yīng)用，也開啟了鋰離子蓄電池組中高軌道應(yīng)用的新局面，滿足了北斗衛(wèi)星儲能電源能量密度高的需求，讓衛(wèi)星上的各種儀器設(shè)備等有效載荷更有“活力”。北斗衛(wèi)星采用的鋰離子蓄電池組已達到國際先進水平。

　　北斗高精度應(yīng)用將觸手可及、隨需而用

　　５００萬輛營運車輛上線，建成全球最大的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)平臺；全國４萬余艘漁船安裝北斗，累計救助漁民超過１萬人……基于高精度服務(wù)，北斗已用于精細農(nóng)業(yè)、危房監(jiān)測、無人駕駛等領(lǐng)域。目前，北斗已在公安、交通、漁業(yè)、電力、林業(yè)、減災(zāi)等行業(yè)得到廣泛使用。據(jù)統(tǒng)計，中國航天科工三院航天科技股份有限公司開發(fā)的各類北斗終端及運營平臺，已經(jīng)為全國２２個省市、超過３５萬輛客貨運車、遠洋漁船等提供服務(wù)。

　　通過采用北斗定位導(dǎo)航、傳感、網(wǎng)絡(luò)、計算、控制、智能等先進技術(shù)，對道路和基礎(chǔ)設(shè)施進行全面感知，從而構(gòu)建起以車輛為節(jié)點，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。它可以實時監(jiān)控和存儲車輛的行駛軌跡、速度、時間、里程等狀態(tài)信息，可以對車輛行駛油耗、氣耗數(shù)據(jù)、駕駛員行為數(shù)據(jù)、輪胎情況等進行采集、統(tǒng)計、分析，改變駕駛員的不良駕駛習慣，優(yōu)化管理運輸過程。

　　特別值得一提的是，利用北斗系統(tǒng)在全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中獨有的短報文功能，北斗車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能為車輛提供北斗短報文通信服務(wù)。在沒有公共通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下，北斗車聯(lián)網(wǎng)的基本定位、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芸梢苑€(wěn)定運行，可以為使用者提供遠程調(diào)度指揮功能及北斗緊急通信鏈路。特別是在災(zāi)區(qū)移動通信中斷、電力中斷或移動通信無法覆蓋北斗終端的情況下，就可使用短報文進行通信。

　　天上數(shù)顆北斗星，地上一張地基網(wǎng)。中國兵器工業(yè)集團通過抓總建設(shè)北斗地基增強系統(tǒng)，構(gòu)建面向大眾與行業(yè)用戶的高精度位置運營服務(wù)平臺，打造自主可控的北斗地基增強“全國一張網(wǎng)”，可以實現(xiàn)比標準精度更好的北斗高精度應(yīng)用服務(wù)。

　　據(jù)專家介紹，國家北斗地基增強系統(tǒng)的北斗基準站接收北斗導(dǎo)航衛(wèi)星信號后，經(jīng)傳輸、處理、修正，針對用戶不同層次的需求，通過衛(wèi)星、數(shù)字廣播、移動通信方式等實時播發(fā)，實現(xiàn)實時米級、分米級、厘米級和后處理毫米級高精度定位服務(wù)。比如，智能手機中的北斗高精度，可用于汽車的駕駛定位導(dǎo)航；車道級導(dǎo)航可用于大貨車管理、約車；更高精度毫米級的應(yīng)用，可以用做建筑變形監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，包括泥石流滑坡等。

　　未來，北斗高精度應(yīng)用將成為像水、電、氣一樣觸手可及、隨需而用的公共服務(wù)產(chǎn)品。（余建斌）

　　轉(zhuǎn)自：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報

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