炫亮科技星空的“北斗星”

王令朝

2011年4月10日，我國用“長征三號甲”運載火箭將第八顆“北斗星”定位導航衛星成功地送上太空，這意味著我國衛星定位導航系統工程建設又向前邁出了一大步，我國成為世界上第三個擁有自主衛星定位導航網絡的國家。那么。北斗衛星定位導航系統究竟是怎樣的一個“東東”，它與GPS又有怎樣的不同呢?

橫空出世的國產“衛星眼”

衛星定位導航系統是一種具有廣泛商業和軍事用途的高科技產物，小到機動車輛定位、電子地圖。大到高速列車控制、導彈追蹤……都離不開衛星定位導航系統。為了打破目前美國GPS衛星定位導航系統在全球一統天下的壟斷格局，我國從20世紀80年代起開始研究和規劃北斗衛星定位導航系統，并于2000年10月31日、2000年12月21日和2003年5月25日成功發射三顆“北斗一號”定位導航試驗衛星，從此拉開了我國自主掌控衛星定位導航系統的大幕。

第一代北斗衛星定位導航系統是由三顆“北斗一號”定位衛星組成的，其中兩顆是工作衛星、一顆是備用衛星，地面部分則包括控制中心和用戶終端。該系統可向用戶提供全天候的即時定位服務，其定位精度約為幾十米，授時精度約為100納秒。在2008年北京奧運會期間，它和已有的GPS衛星定位系統一起，對城市道路交通、比賽場館安全等定位監控發揮了卓有成效的“安保”作用。

據悉，規劃中的第二代北斗衛星定位導航系統設計方案是由空間段、地面段和用戶段三個部分所組成。其中空間段包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。它提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務，開放服務是指在服務區域內免費提供定位、測速和授時服務，其定位精度為10米、授時精度為50納秒、測速精度為0.2米／秒：而授權服務則是指向為有高精度、高可靠定位導航需求的授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務信息。

設計獨特的“北斗星”

專家指出，我國北斗衛星定位導航系統的設計原理與美國GPS、俄羅斯GLONASS衛星定位導航系統有著巨大的差別。

眾所周知，GPS和GLONASS系統都是使用24顆高度約為20000千米的衛星，GPS系統分布在6個軌道平面上，每個軌道平面4顆；而GLONASS系統則分布在3個軌道平面上，每個軌道平面有8顆衛星，衛星的分布能使人們在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星。由此獲得高精度的三維定位數據。它們的用戶終端都是被動接收鄰近衛星發出的含時間代碼的脈沖信號，并在自己的接收裝置上解算來自多顆衛星的信號，最終確定自己的空間定位：而北斗衛星定位導航系統的用戶終端則不需要被動接收衛星的信號就可以獲得自己的空間定位位置。也就是說，它只要發射一串含時間代碼的脈沖信號給鄰近衛星，衛星接收后再發射信號給地面主控站，由主控站負責解算往返于衛星、主控站、用戶之間的信號代碼，最后再將解算的定位信息傳送到用戶終端。

最令人驚喜的不同是，北斗衛星定位導航系統它不僅能使用戶知道自己的所在位置，而且還可以告訴別人自己在什么地方。這個獨創性的功能特別適用于需要導航與移動數據通信的場合、例如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢，等等。

我國的下一個戰略目標是到2020年左右建成由30余顆衛星組成、覆蓋全球區域的北斗全球衛星導航系統，其系統性能將達到同期的國際先進水平。

專家指出，國產“衛星眼”不僅打破了GPS的壟斷，而且還可為國人提供各種優質、免費的服務。例如，當你進入一個不熟悉的地方時，可以使用裝有北斗衛星導航接收芯片的手機或車栽衛星導航裝置查詢要走的路線：又如，你可以向當地服務提供商發送文字信息。查詢最近的停車位、餐廳、旅館等。服務商會根據你所在的位置提供需要的信息：再如，當你在沙漠、山區、海洋等人煙稀少地區進行搜索救援時，除了導航定位外還可通過短報文及時報告所處位置和受災情況……