科技大腕：“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

2012年10月25日，我國成功發(fā)射了第16顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星，標(biāo)志著我國“北斗”區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星星座的建成。經(jīng)過幾個(gè)月的在軌調(diào)試，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于今年初向亞太大部分地區(qū)提供正式服務(wù)。

衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)最顯著的應(yīng)用就是交通運(yùn)輸，它可為船舶、汽車、飛機(jī)定位導(dǎo)航，在船舶進(jìn)港引水、飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)降落、汽車自主導(dǎo)航、地面車輛跟蹤和城市智能交通管理等方面發(fā)揮重要作用。

海上運(yùn)輸具有全時(shí)、全天候和全球性的特點(diǎn)，無論是雷達(dá)導(dǎo)航還是羅蘭-C陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)等均會(huì)受到不同因素的限制。而衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)因其高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，已成為保障海上運(yùn)輸效率與安全最重要的定位方法。

利用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)輸車輛的跟蹤與調(diào)度管理，從而提高道路和車輛資源的運(yùn)行效率，降低能源消耗。在危險(xiǎn)品運(yùn)輸領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用將極大地提高運(yùn)輸?shù)陌踩裕s短事故救援的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，降低事故損失。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)融合遙感、地理信息系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)各類信息資源的共享，使空間測(cè)量更加精確、實(shí)時(shí)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，地理信息系統(tǒng)通過對(duì)多因素的綜合分析，可以迅速獲取需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)報(bào)表的形式顯示處理后的結(jié)果，提供目標(biāo)的精確位置和周邊環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在數(shù)字地圖上的動(dòng)態(tài)顯示，從而提供多種形式的空間查詢、空間分析和輔助策劃。

現(xiàn)在，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與大地測(cè)量中。比如，該技術(shù)已使道路、橋梁的建設(shè)精度達(dá)到了毫米級(jí)，大大提高了隧道、地鐵等重要交通基礎(chǔ)設(shè)施的測(cè)量與建設(shè)精度，降低了成本。當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)用于監(jiān)測(cè)公路邊坡、橋梁變形時(shí)，由于不受通視條件的限制，選點(diǎn)靈活，因而可以根據(jù)監(jiān)測(cè)需要將監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在形變比較頻繁的點(diǎn)上。

在應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)之前，農(nóng)民為不同的土地匹配不同生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)定作物產(chǎn)量是非常困難的，這就阻礙了他們找到最有效耕作方法的可能。而如今，衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備能夠提升農(nóng)藥、除草劑、肥料使用的精度，同時(shí)更好地控制化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散，從而降低成本、擴(kuò)大產(chǎn)量，創(chuàng)造出一個(gè)環(huán)境友好型的新農(nóng)場(chǎng)。

例如，十年前國外一個(gè)16平方公里的農(nóng)場(chǎng)需要配備8至9臺(tái)拖拉機(jī)，現(xiàn)在卻只需要3至4臺(tái)，在關(guān)鍵的種植和收獲季節(jié)，這些設(shè)備可以24小時(shí)不間斷地工作。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)能夠使不同地區(qū)、不同條件下的作物增產(chǎn)30%～50%，大幅度降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人力、資金和原材料成本。

漁業(yè)是“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用最早也最為廣泛的行業(yè)之一。安裝了“北斗”用戶機(jī)，不僅可以為船只導(dǎo)航，還可以通過“北斗”獨(dú)有的短報(bào)文技術(shù)，報(bào)告船只所在的位置和船上人員的情況。

對(duì)漁民來說，“北斗”的短報(bào)文功能至少有四大好處。一是與家人聯(lián)絡(luò)，滿足情感需要；二是與國內(nèi)市場(chǎng)聯(lián)絡(luò)，打了什么魚，有多少斤，可以提前通知預(yù)售，提高收入；三是與周邊漁船聯(lián)絡(luò)，遇險(xiǎn)時(shí)及時(shí)自救、互救；四是有了準(zhǔn)確定位，可以避免打魚越境的糾紛。

目前，“北斗”海洋漁業(yè)綜合信息服務(wù)的海上用戶量已達(dá)數(shù)萬，短信量月高峰可達(dá)70萬條。也難怪會(huì)有漁民夸張地形容，現(xiàn)在漁船上只供奉兩樣?xùn)|西，一樣是媽祖，另一樣是“北斗”。

網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代金融業(yè)的重要基礎(chǔ)，沒有網(wǎng)絡(luò)就沒有現(xiàn)在的金融體系與現(xiàn)代金融服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)條件下的金融服務(wù)體系，時(shí)間同步至關(guān)重要，用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的精確授時(shí)服務(wù)可使現(xiàn)代金融體系實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步段，保證現(xiàn)代金融系統(tǒng)安全運(yùn)行。

電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行也需要在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高精度的時(shí)間同步。以前為了統(tǒng)一內(nèi)部時(shí)鐘，我國電力系統(tǒng)把美國的GPS作為主要的授時(shí)手段，通過GPS的民用信號(hào)向電力系統(tǒng)的電力自動(dòng)化設(shè)備、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等智能設(shè)備提供授時(shí)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”投入使用后，結(jié)束了我國電力運(yùn)行時(shí)間完全依賴美國GPS的歷史，解決了電力系統(tǒng)時(shí)間同步應(yīng)用中的三個(gè)難題，包括可靠的時(shí)鐘源、全網(wǎng)時(shí)間同步管理和遠(yuǎn)程集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)維護(hù)，有效保障了我國電力安全和國家安全。這套系統(tǒng)的單向授時(shí)精度為100納秒，雙向授時(shí)達(dá)到20納秒，指標(biāo)均優(yōu)于國外同類系統(tǒng)。

在緊急救援上，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信以及位置報(bào)告等功能，極大地提高了災(zāi)害應(yīng)急救援的快速反應(yīng)能力和決策能力。在2008年南方冰凍災(zāi)害、汶川抗震救災(zāi)，2010年玉樹抗震救災(zāi)、舟曲泥石流救災(zāi)中，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都曾大顯身手。

我國將“北斗”技術(shù)與井下監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下瓦斯?jié)舛取L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)停等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)流從礦井口的監(jiān)測(cè)站（PC機(jī)+“北斗”用戶機(jī)），通過“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路傳送到“北斗”衛(wèi)星運(yùn)營服務(wù)平臺(tái)，經(jīng)平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳到各級(jí)監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井瓦斯、風(fēng)壓和設(shè)備工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為我國的煤礦安全生產(chǎn)提供了又一種有效的監(jiān)測(cè)監(jiān)控手段。

由于“北斗”可實(shí)現(xiàn)全國范圍的無縫覆蓋，所以為森林防火、撲火的指揮調(diào)度提供了新的技術(shù)，有效解決了火場(chǎng)定位、偵察、引導(dǎo)撲救、后勤保障、損失評(píng)估等問題。目前，全國各地森林防火系統(tǒng)已經(jīng)配備200多臺(tái)套“北斗”用戶機(jī)。