掌握北斗定位關(guān)鍵技術(shù) 不懼任何競爭對手
2018年 8月25日7時(shí)52分,我國用長(cháng)征三號乙運載火箭以“一箭雙星”方式,成功發(fā)射第35、36顆北斗導航衛星。這使得我國北斗三號全球系統組網(wǎng)衛星數量增至12顆,朝著(zhù)年底建成北斗三號基本系統,為“一帶一路”沿線(xiàn)國家提供服務(wù)又邁出了堅實(shí)的一步。
北斗衛星導航系統(BDS)是中國自行研制的全球衛星導航系統,與美國的全球定位系統(GPS)、俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)和歐盟的伽利略衛星導航系統并稱(chēng)世界四大衛星導航系統。北斗系統可在全球范圍內全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠的定位、導航、授時(shí)服務(wù),并具備短報文通信能力。
衛星導航系統是重要的空間信息基礎設施,對于保障國家安全尤其是信息安全具有極其重要的作用。還在上個(gè)世紀九十年代,我國就已經(jīng)開(kāi)始了北斗系統工程的建設工作,以期盡快、徹底擺脫對GPS依賴(lài)的窘境,并先后于2000年、2012年分別建成北斗一號和北斗二號衛星導航系統,分別實(shí)現了面向中國和亞太地區服務(wù)的階段性建設目標。2020年,將建成世界一流的北斗三號系統,為全球用戶(hù)提供服務(wù);2035年,將建成以北斗為核心的綜合定位導航授時(shí)體系。
用衛星對任意觀(guān)察點(diǎn)進(jìn)行精準定位,除了要準確測定觀(guān)測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程外,還得考慮衛星的時(shí)鐘與接收機時(shí)鐘之間的誤差。因此,實(shí)現北斗系統對任意時(shí)刻在地面上的任意一觀(guān)測點(diǎn)的精準定位,除了要保證至少有4顆衛星同時(shí)能捕捉到被觀(guān)測點(diǎn)外,還必須解決星載原子鐘的精準定時(shí)問(wèn)題。我們知道,米是國際單位制中長(cháng)度的單位,被定義為“光在真空中歷時(shí)1/299792458秒所經(jīng)過(guò)的距離?!彼哉f(shuō),衛星導航的實(shí)質(zhì)就是精確測量時(shí)間,定位一米的距離,需要計量十億分之三秒的時(shí)間,可謂差之毫厘,謬之千里。
導航衛星是用原子鐘來(lái)計時(shí)的,北斗系統工程啟動(dòng)時(shí),我國這一領(lǐng)域的技術(shù)還是空白,高精度星載原子鐘技術(shù)被少數西方國家所壟斷。而打破這一技術(shù)壟斷和封鎖的正是中科院武漢物理數學(xué)所原子頻標重點(diǎn)實(shí)驗室梅剛華研究員所領(lǐng)導的原子鐘工程研制團隊,他們用了長(cháng)達20年的時(shí)間,終于在2008年研制成功具有完整自主知識產(chǎn)權、滿(mǎn)足航天工程要求的星載銣原子鐘正樣產(chǎn)品,并批量用于北斗二號衛星。隨后,梅剛華團隊又用5年時(shí)間,研制出應用于北斗三號的新一代星載銣原子鐘產(chǎn)品,使計時(shí)精度與GPS衛星最新一代星載銣鐘并列,躋身國際先進(jìn)水平。這正是:“定位實(shí)質(zhì)是定時(shí),時(shí)間本是長(cháng)度尺。四星標定觀(guān)測點(diǎn),一鐘影響精準值。超俄趕美殫心血,布星織網(wǎng)吐春絲。關(guān)鍵技術(shù)己擁有,何懼對手恐嚇滋?!?/span>
在北斗系統未建成之前,北京航空航天大學(xué)信息工程學(xué)院的施闖教授曾問(wèn)深圳市國土局的領(lǐng)導,如果GPS停用了會(huì )怎么樣?對方回答道,沒(méi)有了精準定位,全市基于RTK測量?jì)x器的建設任務(wù)和工程項目都將停工。為了不受制于他人,施闖帶領(lǐng)團隊科研人員歷時(shí)13年重點(diǎn)突破了穩、準、快的北斗位置服務(wù)核心關(guān)鍵技術(shù),建立了中國高精度位置網(wǎng)系統,制定了相關(guān)成套技術(shù)標準和規范,研制了系列核心裝備,開(kāi)拓了北斗系統在公路、水路、基礎設施建設等領(lǐng)域的創(chuàng )新應用,實(shí)現了北斗系統在交通領(lǐng)域體系化、規?;瘧脧臒o(wú)到有的跨越式發(fā)展,取得了重大的社會(huì )效應和經(jīng)濟效益。
目前,利用中國高精度位置網(wǎng)系統,我國已建立起全球最大的營(yíng)運車(chē)輛動(dòng)態(tài)監管平臺,實(shí)現了遍布全國的530多萬(wàn)輛重點(diǎn)營(yíng)運車(chē)輛的跨地區精細化監管,有效地減少了重特大交通事故的發(fā)生。在維護我國領(lǐng)海主權,以及海事救援活動(dòng)中,該系統同樣起到了保駕護航的作用,全國近5萬(wàn)余艘漁船安裝北斗終端,累計救助漁民超過(guò)1萬(wàn)人,被漁民譽(yù)為“海上保護神”。
有感于施闖教授團隊自主創(chuàng )新成果的重大意義,我在參與現場(chǎng)考察“中國高精度位置網(wǎng)及其在交通領(lǐng)域的重大應用”科研項目時(shí),即興賦詩(shī)一首,以抒情懷,以表贊意:“北斗織網(wǎng)罩天庭,目標鎖定無(wú)遁形。車(chē)輛監管促業(yè)進(jìn),交通疏導暢路行。島礁奪建衛疆域,海事搜救解危情。核心技術(shù)自研發(fā),創(chuàng )新發(fā)展國安寧?!?/span>
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