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经历26年!中国终于有了自己的全球导航系统

北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星成功发射。

25分钟后,星舰分离。

这意味着,北斗导航系统全球星座部署全面完成,北斗系统正式全球组网。

历时26年,中国终于有了属于自己的全球卫星导航系统。

更具代表性意义的是,这是属于国产航天产业链的高光时刻。

中新社报道,北斗三号系统中的导航卫星单机和关键元器件,国产化率达到100%。

同样,北斗系统的性能,也不输GPS等成熟系统,而且在某些方面,还更加好用。

在接受媒体采访时,知名大地测量与卫星导航专家、武汉大学前校长刘经南院士说过:

北斗三号的功能,在精度、可靠性方面与GPS接近。而能实现通、导、遥一体化的,只有北斗。

26年从0到1建北斗,全球组网预算400-500亿

北斗系统的建设在1994年启动,至今经历了26年,跨越了三代。

背后不只是从无到有,北斗也在不断壮大:从中国到亚太,再到全球。

“拓荒”的北斗一号

第一代北斗系统(北斗一号),也是北斗卫星导航试验系统,承载中国导航卫星的拓荒任务。

2000年,中国发射2颗地球静止轨道(GEO)卫星,北斗能在有限的区域内提供服务。

2003年,中国又发射了一颗备份卫星,来进一步增强系统性能,这也意味着北斗一号组建完成,能满足中国及周边区域的定位、导航、授时需求。

不过,这并不完美。北斗一号采取的是有源定位技术。

整个过程,要用户先通过卫星向地面控制中心发出申请定位的信号,然后地面控制中心发出测距信号,并根据信号传输的时间,得到用户与两颗卫星的距离。

因为依赖地面控制中心的卫星转发器,在定位精度、用户容量、定位的频率次数、隐蔽性等方面均受到限制。

而且这个系统没有测速功能,不能用于精确制导武器,北斗还需加油。

但北斗一号建成,也让中国成了继美国、俄罗斯之后,第三个拥有卫星导航系统的国家。

而且与美俄的系统相比,北斗一号也有创新:比如双向短报文通信功能,实现了通信导航的一体化。

“逐步变强”的北斗二号

在北斗一号正式完成的次年——也就是2004年,北斗二号建设开始启动。

与北斗一号相比,北斗二号成熟了太多。

一方面是范围,从中国扩大到亚太地区,提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

另一方面是技术,在有源定位的技术上,还增加了无源定位,用户不需要发射信号,只靠接收信号,就能完成定位,解决用户容量限制,满足高动态需求。

这自然满足了精确制导武器的要求。

所以,整个北斗二号的组网卫星和卫星的类型要比北斗一号多了不止一个层次。

不仅有5颗地球静止轨道卫星,还有5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和4颗中圆地球轨道(MEO)卫星。

从2007年开始组网,到2012年完成14颗卫星的发射组网,采用的是中高轨混合星座架构。

人民网2012年报道,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗系统新闻发言人冉承其说,为了建设北斗一号和二号,投入的总经费是几百亿。

面向未来10年,北斗要做全球组网,还要再投入四五百亿。

这年12月,北斗一号的最后一颗卫星寿命到期,2013年正式退役。

与此同时,面向全球的北斗三号,已经开建3年了。

“全球覆盖”的北斗三号

2009年,北斗三号系统开始建设,因为要面向全球组网,整体数量也进一步提升,达到了30颗卫星。

其中有3颗静止轨道卫星、24颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。

今天发射成功的是一颗静止轨道卫星,也是北斗全球卫星导航系统星座部署的收官卫星。

而在此之前,北斗三号早已在全球范围内提供服务了。

从2017年11月开始正式发射第三代卫星之后,2018密集发射后,已经覆盖了“一带一路”国家,同年12月27日,正式提供全球服务。

在技术上面,北斗三号在继承有源定位和无源定位两种技术的同时,还有星间链路技术,实现卫星之间的通讯,来解决全球布站的问题。

据央视网和上海证券报报道,与北斗二号相比,北斗三号的性能也有提升:

不仅为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救等服务,截至2019年底,北斗三号在全球区域定位精度优于10米,亚太区域定位精度优于5米。

也能在中国及周边地区提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信服务。在全国范围内提供实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度定位基本服务能力。

在如此性能的加持下,北斗三号系统直接带动了中国卫星导航产业,以及新基建的发展。

今年产业规模超4千亿,北斗+5G助力新基建

卫星导航产业,一共可以分为三大部分:空间段、地面段和用户段。

相比空间段(卫星设计、卫星制造、卫星发射)和地面段(主控站、注入站、检测站),用户段在整个产业中的开发程度更高,可以分为上中下游三个链条。

上游主要是基础部件,主要包括芯片(基带芯片、射频芯片)、模块、板卡、天线等基础产品。

这里面隐藏的诸多上市公司,在北斗全球组网完成之前,就备受关注。

比如北斗星通,宣称芯片已具备支持北斗的全球信号,同时也兼容其他卫星导航系统。

比如华测导航,宣称北斗三代完成全球组网,会给公司带来大量订单、刺激板卡芯片等需求。

中游是终端产品,比如智能手机以及汽车等产品。

下游则是为北斗相关的解决方案、运维服务等行业落地应用。

在诸多券商等分析机构看来,因为进入门槛较低,这也是卫星导航产业接下来将迎来高速发展,但竞争非常激烈的一块。

根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》,今年卫星导航产业规模将超过4000亿元,北斗对国内导航应用贡献率达到60%,重要应用领域能到80%以上。

但北斗系统给整个经济带来的影响,不仅仅限于卫星导航产业,对于当前的新基建也会提供极大助力,尤其是与5G的结合下。

北斗本身提供的服务,在于卫星定位导航,在目前的生活场景中,已经不可分割:

比如今年疫情期间,北斗系统直接为武汉火神山医院、雷神山医院建设提供高精度测量,引导成千上万辆应急物资运输车辆安全运行、及时送达……

目前,北斗系统在定位方面的应用,已经覆盖了交通、海事、电力、民政、气象、渔业等传统行业,还在共享单车、智能手机领域有非常广泛的落地。

你能想象手机没有了导航和定位,是什么体验吗?

北斗科普专家沈军在接受央视新闻采访时说,70%的智能手机都用的北斗,尤其是安卓手机。

但这只是北斗应用的一个方向,在与更多新技术的结合下,北斗能做的不少。

比如车联网领域,北斗的定位和授时功能,可以帮助系统完成精准的时间信息和位置信息感知,在与5G技术低延时、高带宽技术的结合下,完成全场景、高精度的位置感知。

同时还有自动驾驶,在5G基站辅助定位、北斗地基增强系统的支持下,可以满足其亚米级、甚至厘米级的定位精度。

北斗系统全球组网完成,也被认为是中国汽车产业的新机会。

同时,在更加广泛的物联网场景中,北斗与大数据、人工智能等技术的结合,想象力更大。

当前,北斗系统的服务由北斗二号和三号系统共同提供,完成组网之后,将平稳过渡到以北斗三号系统为主提供。

与此同时,北斗导航系统的新阶段任务也已经开始:

到2035年,以北斗系统为核心,建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

到时候,我们的北斗会更加厉害,在全球的科技竞争中,也就能够提供更多的支持,能给我们提供的服务也就更多。

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