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科技日报 10-16

用上中国芯的北斗,和 GPS 比谁更胜一筹

◎ 科技日报记者 崔爽

" 车辆使用北斗系统,能不能实现一两米精度、秒级误差的导航?" 有听众问道。

杨长风坦言,单靠北斗系统的定位精度和可靠性还有差距,但配合更强大的地基增强系统、车辆间的协同能力、车道辅助设施建设等,车道级识别完全可以实现,甚至可以实现无人驾驶。

稍稍几句对谈," 高冷 " 的北斗系统就和日常生活无缝对接。

近日,全国政协重大专项工作委员宣讲团在京举行宣讲报告会,全国政协委员杨长风以《北斗卫星导航系统建设发展与融合应用》为题进行宣讲。作为北斗卫星导航系统工程总设计师,杨长风参与和见证了中国北斗攻坚克难的历程。

卫星导航与位置服务产业总体产值年均增长约 20%

杨长风表示,在人类导航发展史上,卫星导航首次将全球空间和时间信息服务能力集中于一体,同时解决了高精度、高动态、实时性、全球性、全天候等一系列的难题,实现空间和时间信息的有机统一。

他通俗地解释了卫星导航的原理:基于三球交汇原理,通过测量 3 颗以上导航卫星与用户接收机的距离,解算用户的三维位置坐标," 听起来好像很神秘,但我们搞导航的一说大家就明白了。" 他笑说。

建设高性能、高可靠的全球卫星导航系统,是我国科技领域中长期发展规划的 16 个重大专项之一,历时近 30 年建设,北斗系统是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与百姓生活关联最紧密的巨型复杂航天系统。

图片来源:中国航天科技集团五院

" 北斗系统是由空间段、地面段、用户段的工作卫星、四十多个地面站、成千上万的用户终端等一起织就的一张‘天罗地网’。" 杨长风说。

" 这张网 " 的地位不言而喻,作为国家经济社会发展的重要支撑,北斗系统是继移动通信、互联网之后的第三大经济增长点,10 年来我国卫星导航与位置服务产业总体产值年均增长 20% 以上,预计 2020 年产值有望超过 4000 亿元。

全球定位精度与 GPS 相当,局部区域优于 GPS

科普北斗系统的 " 成长史 " 之外,杨长风还现场答疑,解答了关于北斗的 " 冷知识 "。

和 GPS 系统比,北斗表现如何?

" 北斗是最强大的全球卫星导航系统。"杨长风说,北斗系统独创了三种轨道混合星座,增加了精密单点定位、星基增强、区域短报文通信、国际搜救、全球短报文通信等新功能,可以播发更优的导航信号。

" 全球范围定位精度与 GPS 相当,局部区域优于 GPS"。比如在北美、非洲、欧洲等地,北斗的定位精度在 5 米左右,在亚太地区可以精确到 2.5 到 3 米。

除了实时导航和快速定位之外,北斗系统还有位置报告和短报文通信等特色功能。如杨长风所言,北斗服务就在你我身边," 这是北斗系统最厉害的地方,作为全球最先进的导航系统,它的应用‘只受人类想象力的限制’。"

图片来源:视觉中国

特别是用北斗系统可以 " 发短信 " 的短报文服务,是国外其它任何一个全球卫星导航系统都不具备的。

杨长风透露,年底预计有增加短报文功能的华为手机发布,车道级别导航也可能搭载其中。" 北斗是中国智慧的代表。" 他总结说。

星星互联 星地互联

杨长风表示,北斗系统具备星间链路,实现卫星之间、星地之间互通互联。

他进一步解释,北斗三号系统采用 Ka 频段相控阵链路,将 30 颗卫星和国内几十个地面站有机联系起来,极大提升了运营能力、安全性和定位精度,直接为航天器提供测控输数传服务。更重要的是,没有地面支持的情况下,卫星可以实现 60 天自主运行,上下链路不受大气电离层的干扰,定位精度显著提升。

抗战胜利 70 周年 9.3 大阅兵中,地面方队时间误差仅仅在 0.3 秒之内,距离误差在正负 10 厘米之内,空中梯队米秒不差,都是北斗的功劳。

这项 " 独门绝技 ",也是让北斗成为最强卫星导航系统的原因之一。

" 北斗芯 " 都是 " 中国芯 "

经过多年发展,北斗已形成完整产业链,基础产品实现自主可控,国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破,性能指标与国际同类产品相当。多款北斗芯片实现规模化应用,工艺水平达到 22 纳米。

谈到最受关注的 " 北斗芯 ",杨长风直言," 称得上都是中国芯 "," 北斗芯片跟国外基本水平是同一量级 "。" 都是自己干出来的,"他说,地面也完全是中国芯,今后功耗会更低,精度会更高。

2020 年 7 月 31 日,北斗三号全球卫星导航系统建成并正式开通服务,这标志着中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统已全面建成,中国北斗开启了高质量服务全球的新篇章。

但这不是北斗系统建设的终点,据杨长风介绍,一颗北斗导航卫星的设计寿命是 10 年至 12 年,从北斗二号的经验来看,卫星可以服务到 12 至 14 年,然后进入 " 坟墓轨道 ",到时就要替换。

2035 年前我国还将建成更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系,为未来智能化、无人化发展提供核心支撑,持续推进系统升级换代,构建覆盖天空地海、基准统一、高精度、高智能、高安全、高效益的时空信息服务基础设施。服务全球,造福人类!

全国政协重大专项工作委员宣讲团是全国政协深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想、深化落实习近平总书记关于加强和改进人民政协工作的重要思想学习研讨成果的一项履职创新探索。今年,宣讲团将紧扣决胜全面建成小康社会和决战脱贫攻坚、统筹推进疫情防控和经济社会发展、实施 " 十三五 " 规划收官和谋划 " 十四五 " 发展等主题,赴全国政协干部培训中心和地方政协开展宣讲活动。

部分在京全国政协委员、市政协委员,市政协机关干部," 模拟政协 " 社会实践活动学生代表参加本场宣讲活动。

来源:科技日报

编辑:张爽

审核:管晶晶

终审:冷文生

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