北斗系统对标世界一流 北斗服务走向全球

余建斌 吴月辉 温 腾

2020年06月24日08:20  来源:人民网-人民日报
 
原标题:众星汇齐 北斗聚力

6月23日,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射。李 勇摄(人民视觉)

核心阅读:6月23日,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射,完成全球星座部署。北斗三号全球系统星座部署完成,是我国从航天大国迈向航天强国的重要标志。北斗是我国第一个面向全球提供公共服务的重大空间基础设施。目前全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。

6月23日9时43分,西昌卫星发射中心,长征三号乙运载火箭成功发射北斗三号最后一颗全球组网卫星,约30分钟后卫星顺利进入预定轨道,从而在太空搭建起由3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和24颗中圆轨道卫星组成的北斗三号全球卫星导航系统星座。至此,北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

完成星座部署的北斗三号全球系统,是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与百姓生活关联最紧密的巨型复杂航天系统,也是我国第一个面向全球提供公共服务的重大空间基础设施。

“北斗专列”成功率100%

此次北斗三号全球卫星导航系统星座部署发射收官战极为关键。作为北斗“母港”,西昌卫星发射中心承担了全部北斗卫星的发射任务。据西昌卫星发射中心人力资源部主任赵新介绍,发射场将疫情防控工作纳入航天发射任务一体组织筹划、一体实施推进,以确保发射任务成功。

994年北斗卫星导航系统启动建设。20多年间,西昌卫星发射中心完成44次北斗发射,先后将4颗北斗一号试验卫星、55颗北斗二号和北斗三号组网卫星送入预定轨道,任务成功率100%。2017年开启全球组网以来,两年半时间,连续成功实施18次北斗系统组网发射,将30颗北斗三号导航卫星精准送入预定轨道,创造了全球卫星导航系统发射组网速度新纪录。

由长三甲、长三乙、长三丙组成的长征三号甲系列运载火箭将所有北斗组网卫星送入太空,赢得“北斗专列”美誉。

赵新说,北斗组网发射能力不断增强,体现了长征三号甲系列火箭能力和发射控制技术的不断提高,也反映出发射场对火箭、卫星测试检查、质量控制的能力不断提升,通过采用更加严密的组织控制、更加严格的质量管控、更加精细的过程管理,使得发射的周期越来越短、效率越来越高、质量越来越好。

由于北斗三号全球系统星座是由3种轨道卫星组成的复杂星座,需要长征三号甲系列火箭具备中、高轨道高度,以及多方向的发射能力。

中国航天科技集团一院长三甲系列火箭总设计师姜杰介绍,长征三号甲系列火箭既能够执行多种地球轨道发射任务,还可以执行地月转移轨道发射及深空探测任务。同时,长征三号甲系列火箭还具备大型卫星的双星发射能力、末级长时间滑行能力、零窗口发射能力和低温推进剂加注后推迟24小时不泄出再次发射的能力。

面对空前的北斗高密度发射挑战,火箭研制团队还通过模块化、通用化、去任务化的方式来设计生产火箭,并首次实现了一支队伍在发射场同时开展两发火箭的测试发射工作。

值得一提的是,技术团队研制了“太空摆渡车”即远征一号上面级,和火箭一起直接将卫星送入工作轨道。火箭将卫星发射到转移轨道后,由“太空摆渡车”护送卫星入轨“最后一公里”。这使得卫星入轨时间从数天缩短为数个小时,而且不耗费卫星的燃料。

北斗系统对标世界一流

此次发射的北斗三号全球系统收官之星是第三十颗北斗三号卫星,是一颗地球静止轨道卫星。经过一系列在轨测试入网后,它将和其他北斗卫星一起提供定位导航授时和其他特色服务,北斗系统也将真正成为“世界的北斗”。

“北斗系统的技术和能力水平,对标的是世界一流。”据中国卫星导航系统管理办公室相关负责人介绍,通过对之前29颗北斗三号卫星的测试,系统能力已达到预期。北斗三号全球系统星座部署完成,是我国从航天大国迈向航天强国的重要标志。

北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,最终目标是为全球用户提供全天时、全天候、高精度的全球定位导航授时服务。完成全球组网后的北斗三号系统,比北斗二号系统的服务能力提升约10倍,将成为全球最精准的卫星导航系统之一。据中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师陈忠贵介绍,作为国之重器,北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%。

北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风说,北斗系统采用3种轨道卫星组成了混合导航星座,这可以保证在全球任何位置、任何时间都可以给出精准的定位。与世界其他卫星导航系统相比,北斗的高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区性能优势更为明显。而美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等导航系统都基本分布在单一高度轨道上。

“处在中圆轨道的北斗卫星,能够绕着地球‘满场飞’,以求覆盖到全球更广阔的区域。处在地球静止轨道的北斗卫星,与地球自转同步,便于实现区域服务。而位于倾斜地球同步轨道的北斗卫星,则始终聚焦服务亚太地区。”陈忠贵说。

“北斗系统创新融合了导航与通信能力,北斗三号全球系统进一步提升了北斗独有的短报文通信服务。”杨长风说,在应急情况下或是没有移动通信信号的区域,装有北斗短报文模块的北斗终端可以通过短报文进行紧急通讯。北斗三号的信息发送能力从原来的一次120个汉字,提升到一次1200个汉字。通信带宽也进一步提升,从50万用户能力提高到500万用户。

中国卫星导航系统管理办公室相关负责人表示,卫星导航系统作为面向全球用户提供服务的空间基础设施,信号在轨连续稳定是重中之重。北斗三号完成全球组网后,将利用在轨卫星、地面、用户评估等海量数据,设计一体化智能管理的卫星在轨技术支持平台,确保北斗卫星导航系统的连续稳定运行。

北斗服务走向全球

北斗作为贴近百姓生活的大国重器,越来越深入人心,目前,全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。目前,北斗系统已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,产生了显著的经济效益和社会效益。

交通运输方面,北斗系统应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域。截至2019年底,国内超过650万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆,36个中心城市约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施已应用北斗系统,建成全球最大的营运车辆动态监管系统。

农林渔业方面,基于北斗的农机作业监管平台实现农机远程管理与精准作业,服务农机设备超过5万台,精细农业产量提高5%,农机油耗节约10%。北斗系统为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务,全国7万余只渔船和执法船安装北斗终端,累计救助1万余人。

大众服务应用方面,北斗导航定位服务已被电子商务、移动智能终端制造、位置服务等厂商采用,广泛进入大众消费、共享经济和民生领域。据统计,目前我国申请进网的智能手机中支持北斗的达70%以上。

据介绍,北斗高精度及北斗辅助快速定位用户已突破5亿。北斗高精度智能手机可以用于汽车的驾驶定位导航。车道级导航可以用于大货车管理、精细农业、汽车智能驾驶等。更高精度毫米级的应用,可用于建筑变形监测和泥石流滑坡等地质灾害检测。

2019年,我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元。截至2019年底,国产北斗导航型芯片、模块等基础产品销量已突破1亿片。北斗与互联网、大数据、人工智能等技术融合发展,正构建起以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链,成为北斗产业快速发展的新引擎。


本报记者专访北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风——

来之不易 继续奋斗

6月23日,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射,完成全球星座部署。从“中国的北斗”走向“世界的北斗”,成功底气来自哪里?下一步应用前景如何?记者专访了北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风。

建设好北斗系统是我们的初心使命

问:北斗三号系统全球星座部署发射今天收官,20多年的心血和成果一朝实现,您此时是什么感受?

答:这次发射是在全球抗击新冠肺炎疫情的背景下完成的,北斗工程全线要确保疫情防控和航天发射“两个万无一失”,成功来之不易,令人激动。

北斗三号18次发射任务接连成功不容易。两年半的时间里,北斗工程七大系统、400多家参研参建单位、30余万名科技人员齐心协力、群策群力,圆满完成此次任务,每一名参与任务的北斗人都不容易。我们的“金牌火箭”、北斗“母港”确保北斗任务成功也不容易。北斗队伍是一支能打硬仗的队伍,我们永葆北斗情怀、慎终如始、不忘初心,确保“三步走”战略目标的最终实现。

建设好北斗系统是我们的初心使命。30余年来,北斗人追求卓越,不忽视任何一个细节,不让卫星带着任何微小问题上天。发射这颗收官卫星,我信心百倍。

为世界卫星导航贡献“中国方案”

问:从“中国的北斗”走向“世界的北斗”,您在今年两会上说到这是“中国方案”和“中国智慧”,怎样体现?

答:北斗系统的建设发展充分结合了我国的国情,具有中国特色,也是我们为世界卫星导航发展贡献的“中国方案”。2000年,我国建成了北斗一号系统,为中国用户提供服务。2012年底,我国建成了北斗二号系统,为亚太地区用户提供服务。2017年11月,我国北斗三号首组双星成功发射,北斗系统进入全球化时代。今天,北斗三号系统全球星座部署完成,即将完成全球组网,圆梦全球。“中国的北斗”也将真正成为“世界的北斗”,为全球用户提供高精度服务。

在“三步走”发展战略中,我们用中国智慧,创新采用了3种轨道混合星座,以最少卫星数量实现区域服务,支持边建边用、以用促建,在实现服务全球的同时,还可以实现区域增强,工程建设综合效益高。此外,在亚太地区,通过使用3种轨道卫星,用户能同时使用中、高轨道导航卫星服务,卫星仰角高、抗遮挡能力强,在多层立交城市峡谷、树木遮蔽的环境,用户仍可获得连续的导航服务,提升了卫星服务的精度、连续性、可用性。

推动北斗应用进入新阶段

问:北斗系统全球组网即将完成,下一步工作重心是什么?

答:待全球组网完成后,我们首先将确保系统稳定运行,这关系到用户的安全可靠应用。在确保系统稳定运行方面,除了按照航天工程确保系统稳定运行的规范做法,北斗系统还将加强系统的智能运维。我们基于北斗工程大数据进行智能运行维护,充分识别运行风险,及时制定运行风险控制保障链,健全多样先进的运维支撑手段,确保先于用户发现问题,先于影响解决问题,持续提升系统稳定运行能力。

其次是北斗系统的全面应用。北斗系统建设的重要目的,就是要服务国家建设,服务经济发展,服务百姓生活,发挥国之重器的应用价值。目前,北斗应用和产业发展已取得了阶段性成果,为全面应用奠定了坚实的基础。北斗应用应当强化统筹、体系推进,各行业、各领域主管部门制定行业政策法规、完善标准规范、建立应用产品目录等,通过共同努力,推动北斗应用进入新阶段。

作为一名北斗人,我的工作经历有着深刻的北斗烙印,我很荣幸参与北斗事业,让过去的几十年变得更加有意义。“卫星导航只受制于人们的想象力”,相信北斗系统还会给世界带来更多惊喜。这是我们追求的梦想,我和我的团队将为这个梦想而努力奋斗。(本报记者 余建斌 吴月辉 温 腾)

(责编:袁勃、陈泰然)