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北斗導航經(jīng)過的28年

2023-01-04
來源:Ai芯天下
關(guān)鍵詞: 北斗 導航 中國航天 GPS

前言:

中國式浪漫,就藏在中國航天器的名字里,北斗也不例外。

[北斗]一詞,來源于[北斗七星]。這一星座,自古以來就為人類指引方向、辨明四季。

北斗從立項到組網(wǎng)完成,用了整整26年,再到超越GPS實現(xiàn)北斗主導,用了28年。

中國對于衛(wèi)星導航的探索

1970年,[東方紅一號]衛(wèi)星發(fā)射6個月后,中國第一份研制導航衛(wèi)星的論證報告完成。

當時已做出樣星的導航系統(tǒng),有著一個生動的代號[燈塔計劃]。

雖然最終因經(jīng)濟和技術(shù)等原因終止,但它卻如同黑夜中的明燈,為北斗衛(wèi)星積累了寶貴的工程經(jīng)驗。

1983年,以陳芳允院士為代表的專家學者提出[雙星定位系統(tǒng)],這一設(shè)想能以最小星座、最少投入、最短周期實現(xiàn)導航衛(wèi)星的從無到有。

雙星定位即利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標。

但當時的中國,是否立即啟動耗資巨大的導航衛(wèi)星工程,仍有諸多因素需要考慮。

直到上世紀90年代初海灣戰(zhàn)爭打響,美國GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在戰(zhàn)爭中的成功應用,使中國人深刻意識到,建立衛(wèi)星導航系統(tǒng)勢在必行。

1994年,中國的衛(wèi)星導航工程獲批立項,命名[北斗]。

2000年,中國硬生生憑著自主研發(fā)成功發(fā)射了兩顆衛(wèi)星上天,組建起了北斗一號系統(tǒng)。

中國成為了除美俄外,世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

早期困境逼出來的開創(chuàng)性

在早期研發(fā)衛(wèi)星導航系統(tǒng)的資金上,中國和美國間的差距十倍不止。

當時,美國已在GPS工程上投入了超過200億美元,且每年維護費用高達5億美元;

但當時中國的經(jīng)濟基礎(chǔ)仍十分薄弱,研發(fā)包括航天在內(nèi)7大領(lǐng)域技術(shù)的[863計劃]預算也才區(qū)區(qū)只有100億人民幣。

在既缺錢又缺技術(shù)的情況下,北斗系統(tǒng)被逼出來了自己的開創(chuàng)性。

導航衛(wèi)星連通[一帶一路]

2000年,北斗一號01星、02星相繼發(fā)射成功并實現(xiàn)在軌穩(wěn)定運行。

2003年5月,備份星北斗一號03星發(fā)射成功。

同年12月,北斗一號系統(tǒng)正式開始向國內(nèi)用戶提供服務(wù)。

2000年10月31日,中國自行研制的第一顆導航定位衛(wèi)星[北斗導航試驗衛(wèi)星]在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。

在北斗一號的基礎(chǔ)上,2004年,北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)正式啟動。

根據(jù)國際規(guī)則,衛(wèi)星導航系統(tǒng)必須向國際電信聯(lián)盟(ITU)申請頻率。

由于我國起步較晚,好不容易爭取到頻率資源后,還必須在7年有效期內(nèi)成功發(fā)射導航衛(wèi)星,否則逾期作廢。

這期間,國產(chǎn)銣原子鐘差點成了邁不過去的坎,而國際合作道路也屢屢受限。

作為北斗衛(wèi)星的心臟,銣原子鐘直接決定著北斗衛(wèi)星定位、測速和授時功能的精度。

2007年4月14日4時11分,北斗二號首顆衛(wèi)星成功發(fā)射。

2012年12月27日,在連續(xù)成功發(fā)射了16顆衛(wèi)星后,北斗二號系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)。

2020年6月23日,我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空。

相對于北斗二號,北斗三號還具備[星間鏈路]的功能,可以實現(xiàn)衛(wèi)星間互聯(lián)互通。

這是實現(xiàn)導航星座自主導航的核心,也是提升衛(wèi)星導航系統(tǒng)自主運行能力的關(guān)鍵。

從2017年11月起的32個月內(nèi),中國以100%的成功率,成功發(fā)射30顆北斗三號組網(wǎng)星和2顆北斗二號備份星。

2020年7月31日,中國向全世界鄭重宣告,中國自主建設(shè)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)全面建成。

2020年8月3日國務(wù)院新聞辦召開的北斗系統(tǒng)建成新聞發(fā)布會上,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其介紹了我國衛(wèi)星導航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應用所取得的成就:

10年來我國衛(wèi)星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值年均增長20%以上,2019年達到3450億元,2020年有望超過4000億元。

到了2021年,中國衛(wèi)星導航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達到約4700億元人民幣。

北斗導航系統(tǒng)每天使用超過千億次

目前,北斗系統(tǒng)已取得重磅進展,超過了GPS主導的國內(nèi)導航定位使用頻率。

到目前為止,北斗導航的使用次數(shù)每天超過2000億次,使用率比美國的GPS系統(tǒng)高30%。

近日在《新時代的中國北斗》白皮書發(fā)布會上,中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室稱:

2035年前,中國將建成新一代北斗系統(tǒng),其中考慮納入低軌衛(wèi)星,通過高中低軌的星座融合,提供一張覆蓋全球的高精度時空網(wǎng)。

經(jīng)過長期研討和論證,低軌衛(wèi)星導航一定會納入到國家層面的導航定位服務(wù)體系中來。

截至2022年上半年,中國境內(nèi)申請入網(wǎng)的智能手機中,有128款支持北斗定位,其出貨量占上半年總出貨量的98%以上。

北斗應用產(chǎn)業(yè)也正呈現(xiàn)出如日方升般的高速發(fā)展,在2025年其產(chǎn)值規(guī)?;?qū)⑼黄?萬億元。

目前,國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個國家和地區(qū),向億級以上用戶提供服務(wù)。

更加迎合中國市場的需要

在如今的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式運營之前,占據(jù)中國市場的主要還是GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

這讓GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)在長期以來形成了一種壟斷的局面。

GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的壟斷,帶給中國的卻是不得不讓中國市場去適應GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

這種不平等的關(guān)系,一直持續(xù)了十余年,直到北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)漸漸出現(xiàn),這才讓GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)有了一個市場競爭對手。

除了在操作上迎合了國人的習慣,更是持續(xù)化在導航中進行了針對改進,使得用戶在導航中的精準度越來越高。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生連接

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三大部分組成。

導航用戶段又可以細分為上中下游產(chǎn)業(yè),上游主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)軟件(電子地圖)和基礎(chǔ)器件。

基礎(chǔ)部件是產(chǎn)業(yè)體現(xiàn)中國技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

基礎(chǔ)器件(接收機)作為體現(xiàn)國產(chǎn)技術(shù)最關(guān)鍵的部分,主要由基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線等構(gòu)成;

中游主要包括終端集成和系統(tǒng)集成,是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點;

下游的解決方案和運維服務(wù)提供眾多行業(yè)應用。

①上游核心器件:高精度、國產(chǎn)化需求驅(qū)動核心技術(shù)演進。

②中游終端和系統(tǒng):產(chǎn)值占比大,各類終端齊開花,軍民市場各不同。

③下游解決方案和運維服務(wù):市場化整合為快速發(fā)展關(guān)鍵。

北斗產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值重心逐步從中上游向中下游延伸。

北斗與不同產(chǎn)業(yè)的融合更加深入

北斗系統(tǒng)不僅帶動衛(wèi)星導航行業(yè)的發(fā)展,通過北斗與不同產(chǎn)業(yè)的融合,將助力新基建相關(guān)目標的達成。

北斗系統(tǒng)可應用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、金融、交通、軍工等各個領(lǐng)域,與各個產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,較大程度提升工作效率,在災情監(jiān)測等特殊領(lǐng)域?qū)l(fā)揮核心優(yōu)勢。

5G、物聯(lián)網(wǎng)推動北斗加速推廣,助力萬物聯(lián)網(wǎng)。

在5G商用的推動下,[5G+北斗]將成為重要基礎(chǔ)設(shè)施,發(fā)揮機器和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的智能優(yōu)勢,最終實現(xiàn)廣域和全球智能協(xié)同控制。

在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,北斗的定位和授時功能幫助完成精準時間信息和位置信息感知。

結(jié)尾:

時至今日,距離銀河號事件已經(jīng)過去了二十八年,從那時起誕生的北斗,也已經(jīng)成為立足于中國,服務(wù)全球用戶的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

在市場經(jīng)濟主導的商業(yè)環(huán)境,用戶會對能改善新技術(shù),圍繞北斗建立起規(guī)模數(shù)千億的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。

這些反過來再次成為了更多新技術(shù)發(fā)展的土壤,下一代衛(wèi)星定位技術(shù)革命的端倪,或許就能從其中誕生。

部分資料參考:雷鋒網(wǎng):《北斗導航二十八年:封鎖、突圍、全面主導》,中國新聞周刊:《北斗考慮納入低軌衛(wèi)星》,南方網(wǎng):《從北斗七星到北斗導航,成為“世界的北斗”要走多少步?》,全球檔案館:《從‘北斗’到北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的蛻變》

     


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