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2007年5月25日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
报告:“北斗”已经升空
■施剑松
  2007年4月14日4点11分,中国西昌航天发射场。

  “5、4、3、2、1,发射!”随着倒计时口令,一团巨大的橘红色火焰从长征三号甲火箭下方喷出,推动52米长、重达239吨的火箭徐徐从发射架上升起。上升的巨大火箭速度越来越快,很快化成空中一个亮点消失在凌晨的天空。14分钟后,西安卫星测控中心向发射场传回信息,“星箭分离成功,卫星成功定轨。”西昌卫星发射中心负责人介绍,这次发射的北斗导航卫星(COMPASS-M1),是中国第二代北斗导航系统(COMPASS)建设计划中的一颗卫星,飞行在高度为2.15万公里的轨道上。

  一直以来,拥有卫星导航系统被认为是一个国家实力的重要标志。对世界各国来说,拥有可靠的卫星导航系统也是国家力量的重要组成部分。世界上第一个完整的全球卫星导航定位系统是美国1994年完全建成的GPS卫星导航系统。美国构建GPS历经20年,耗资超过300亿美元,是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。

  虽然目前美国向全球免费开放GPS卫星信号,提供定位服务,但是,如果美国突然限制使用GPS,没有独立卫星导航系统的国家,可能会立即陷入盲目状态。中国航空航天大学教授张泳根说:“美国可以选择性地在特定地区的卫星信号中使用扰频器(对信号内容进行加密,使其无法接收),这一事实已经在伊拉克战争中得到确认。”因此,世界有能力的国家纷纷自主发展卫星导航系统。

  “北斗”由“主动”变“被动”

  相比美国和俄罗斯的卫星导航系统,中国于上世纪60年代末开始研制的北斗系统具备一个突出特点——双向通信——在卫星和终端设备之间可以双向发送短信,这一功能是美国GPS系统所不具备的。拥有双向通信功能,持有终端设备的用户既可以通过卫星信号定位,又可以借助卫星安全地收发短信。专家指出,这一功能在实际应用中有极高的价值,可使远程系统及时了解终端的位置和系统状态等信息。例如,移动中的车辆,不仅可以通过卫星定位,测定设备的行进速度,通过卫星,远程系统还可以了解车载系统的运行情况。

  使用北斗一号系统的用户,通过终端设备首先主动向卫星发送定位请求,卫星收到终端定位请求后,将把终端信息传送到地面数据处理中心,再将地面数据处理中心的处理结果发送到终端用户。

  第二代北斗导航系统相比第一代北斗导航系统最显著的提升是增加了被动定位功能。北斗系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成。5颗静止轨道卫星位于地球同步轨道,30颗非静止轨道卫星位于距离地面21500公里的中圆轨道。全部建成后,免费服务的定位精度为10米。

  “被动定位”是指持有终端设备的用户,无需向卫星发射定位请求,而是可以直接通过卫星发射的信号定位,因此不存在占用卫星信号带宽问题。这意味着中国北斗导航系统的用户数量将与采用被动定位的美国GPS系统一样没有数量限制,用户群可大大增加。

  四大卫星定位导航系统争雄

  目前,世界上正在运行的卫星定位导航系统主要有三个:一是美国的GPS,二是俄罗斯的GLONASS系统,第三就是中国的北斗导航系统,加上目前尚处在开发阶段的“伽利略”系统,全球四大卫星定位系统并存的格局已经确立。欧洲航天局准备在2008年建成伽利略系统,第一颗实验卫星已于2005年12月底成功发射。因此,到2008年,全球四大卫星导航系统将同时运行在太空中。

  GPS系统的主体部分由24颗分布在6条中圆轨道上的卫星组成,这些卫星与地面支撑系统组成网络,用户终端可根据同时收到的4至8颗卫星的位置信息,计算出准确的定位信息,其优势是终端定位隐蔽,用户数量不限。

  1999年,欧盟提出“伽利略”计划。欧洲国家计划投资35亿欧元,预期于2008年底建成并投入运营。其最突出的功能是信号中继,即向用户终端传输信号可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现,例如通过移动通信网来实现。“伽利略”终端不仅可以接受本系统信号,而且可以兼容GPS、“格鲁纳斯”这两大系统的信号,并且具有导航功能与移动电话功能相结合的优越性能。

  伽利略系统是一个开放的系统,允许其他国家参与开发。中国是加入欧洲伽利略计划的第一个非欧洲国家。根据中欧达成的协议,中国将在“伽利略”计划方面投入2亿欧元。“中欧伽利略计划合作项目”是我国目前最大的对外科技合作项目。

  俄罗斯的格鲁纳斯(GLONASS)系统从1995年开始实施。该系统可准确确定飞机、火车、汽车及船只的位置和行进速度。系统本应由21颗处于工作状态的卫星构成,但由于经费原因,该计划搁置了5年,只有8颗卫星能够长期正常工作。

  由于四大卫星导航定位系统工作原理不同且功能各有特点,对于用户来说,综合使用可提高导航终端设备使用性价比,因此未来各大卫星导航系统终端信号兼容将是发展的方向。欧洲伽利略系统从构建开始就表明将兼容GPS和GLONASS信号。专家介绍,目前我国企业也正在考虑生产兼容GPS信号的北斗系统终端。

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