圖為加裝有北斗導航系統(tǒng)的拖拉機在無人駕駛狀態(tài)下播種。

作為其中一項重要功能，北斗的授時功能為電網提供了精確的時間。

漁業(yè)是短報文應用的重要領域。據統(tǒng)計，全國有7萬余艘漁船和執(zhí)法船安裝北斗終端。

■北斗“啟航”

今年的全國兩會“委員通道”上，全國政協(xié)委員、中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程總設計師楊長風介紹，北斗全球系統(tǒng)最后一顆組網衛(wèi)星計劃于6月?lián)駲C發(fā)射，屆時北斗全球星座部署將圓滿完成。

去年年底的國新辦發(fā)布會上，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)言人冉承其曾透露，北斗系統(tǒng)服務覆蓋200余個國家和地區(qū)，用戶突破1億，日服務達2億次……

“未來北斗將無所不在，小到兒童的定位手表，大到航母……所有需要定位、導航、授時的場景，都會出現(xiàn)北斗。”南京航空航天大學航天學院微小衛(wèi)星中心教授康國華如是說。

此外，據新華社消息，日前西安衛(wèi)星測控中心已經完成29顆已入網工作的北斗三號衛(wèi)星星間鏈路測試工作，確保全球組網如期完成。

定位和導航

高精度信號已公開發(fā)布

提及北斗的功能，“定位導航”經常并提。但二者的概念其實并不相同。

康國華告訴記者，定位是導航的基礎，導航是定位的應用;定位是“告訴你在哪”，導航是“告訴你如何從現(xiàn)在所處的位置，去你想要去的地方”。

中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員陳宏宇則表示，“簡單說，導航需要定位后，再結合地圖和算法來規(guī)劃到達目的地的路線。”

以定位為例，大型基建工程，例如高鐵、大橋、機場的建設，以及后期的變形監(jiān)測等，都需要衛(wèi)星定位。

例如，橋梁建成后，由于行車荷載、風力、溫度、自然災害等外界因素，以及混凝土收縮徐變、老化碳化、鋼筋松弛銹蝕、墩臺基礎沉降等內在因素的影響，不可避免地將產生幾何變化、內力變化和索力變化等各種效應。如果這些變化過大，超過了橋梁能夠承受的安全范圍，將會產生災難性的后果。為了確保橋梁運營安全，必須對橋梁的變形狀況長期監(jiān)測。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可以實現(xiàn)這種長期監(jiān)測。一旦變形量指標超標，可馬上發(fā)出警報。

精度能夠達到多少?根據中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室去年12月公開發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告(4.0版)》，在全球范圍內，北斗的定位精度達到水平10米、高程10米;測速精度為0.2米每秒。亞太地區(qū)，定位精度水平5米、高程5米(以上均為95%置信度)。實測結果表明，北斗系統(tǒng)服務能力全面達到并優(yōu)于上述指標。

這還不是北斗的最高精度。不同應用場景結合星基增強服務、精密單點定位服務等，北斗的精度將會更高：冉承其在去年年底的國新辦發(fā)布會上就表示，精密單點定位服務，將為中國及周邊地區(qū)提供動態(tài)分米級，靜態(tài)厘米級的高精度定位服務，滿足國土測繪、精準農業(yè)、自動駕駛等領域用戶高精度服務需求。

此外，冉承其還曾表示，北斗在地基增強服務方面，結合交通、測繪、地震、氣象、國土等行業(yè)監(jiān)測站網資源，已建成2000多個基準站，提供實時米級、分米級、厘米級等增強定位精度服務;已經在國土測繪、形變監(jiān)測、精準農業(yè)、車道級導航等應用領域開始規(guī)?；瘧?。“大家想想，厘米級和毫米級的高精度服務，會帶來定位應用方面多大的變化，比如說車道級導航，甚至樓房的形變監(jiān)測等方面都會有很好的應用。”

授時

從電網到股市，北斗能提供“納秒級時鐘”

北斗的定位、導航功能，我們在生活中能夠直接接觸。但北斗遠不止于此。例如，北斗的“授時”功能就是非常重要的“幕后英雄”。

“授時，就是給出準確的時間，對一些儀器設備來說就是進行時間的校準。”康國華說。

北斗如何提供授時?清華大學電機工程與應用電子技術系教授謝小榮介紹，北斗衛(wèi)星上一般搭載3到4臺高精度(約0.3納秒級)原子鐘作為基準時間源。衛(wèi)星播發(fā)的電文中含有軌道坐標和衛(wèi)星時間，結合接收機的空間坐標，通過求解方程組，就能夠實現(xiàn)授時功能。“北斗的授時精度可達到10納秒級，這一精度與GPS相當。”謝小榮說。

康國華介紹，時間基準是一個國家安全的保障，如高鐵、電網、股市、計算機網絡通信、跨海大橋和海底隧道建設等等，都需要時間同步。“可以說，現(xiàn)代社會離開統(tǒng)一時間基準是不可想象的。”康國華說。

時間基準有多重要?以電網為例，謝小榮給記者舉例：一條100公里的500千伏輸電線路，如果兩端電壓相量測量的時間基準差0.1毫秒，就可能產生27萬千瓦的功率差異，相當于30多萬戶城鎮(zhèn)三口之家的平均用電;電力系統(tǒng)故障分析時，要求變電站時間同步精度優(yōu)于1微秒，否則可能導致錯誤的故障原因分析結果。

謝小榮表示，據不完全統(tǒng)計，目前已有上千套變電站時間同步裝置接收北斗授時信號;超過20%的電力通信頻率網接收北斗授頻信號;相關產業(yè)估計達到數(shù)百上千億元規(guī)模，并處于快速發(fā)展中。

短報文

北斗特色，用導航衛(wèi)星“發(fā)短信”

“短報文”服務是國外其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)均不具備的，堪稱北斗特色。

簡單地說，GPS等系統(tǒng)對于用戶來說，只能接收衛(wèi)星發(fā)出的信號，但無法向衛(wèi)星發(fā)信息。而北斗的短報文功能可以實現(xiàn)雙向通信，以類似于手機短信的形式，只要在服務范圍，就能夠將“短信”發(fā)到衛(wèi)星上。

“最初的北斗一號僅對短報文系統(tǒng)進行了驗證，二號、三號則分別實現(xiàn)區(qū)域和全球短報文服務。”陳宏宇表示。顧名思義，所謂區(qū)域短報文，就是服務中國及周邊地區(qū)(東經75°至135°，北緯10°至55°)，而全球短報文服務則是向全球提供服務。

在手機短信都使用越來越少的今天，為什么北斗的短報文功能被如此看重?

顯然，短報文服務并不是面向城市普通用戶“上網聊天”的。它主要面向普通移動通信信號不能覆蓋的地區(qū)(如無人區(qū)，荒漠，海洋，極地等)或通信基站遭受破壞的情況(如地震，洪水，臺風等)。

在這些情況下，裝有北斗短報文模塊的北斗終端，就可以通過短報文進行緊急通訊，不僅能讓用戶知道自己“在哪兒”，也能告訴別人“發(fā)生了什么”。

漁業(yè)是北斗短報文應用的重要領域。在沒有移動通信信號的海域，使用北斗系統(tǒng)短報文功能，漁民能夠通過北斗終端向家人報平安，有力保障了漁民生命安全、國家海洋經濟安全、海洋資源保護和海上主權維護。2019年的中國衛(wèi)星導航年會上，冉承其提到，全國7萬余艘漁船和執(zhí)法船安裝北斗終端，累計救助1萬余人。

另外，林業(yè)巡防、災情通信，乃至電力等需要信息回傳的領域，都是短報文應用的場景。

值得一提的是，在北斗二號時期，已經有相當成熟的民用短報文產品出現(xiàn)。據記者了解，目前市面上，幾千元即可購入短報文終端，每條短報文信息服務費幾角錢左右，更有“包年包月”等套餐。相對于昂貴的衛(wèi)星電話，短報文服務費用較低，在“驢友”群體中，短報文相關產品有普及的趨勢。

標簽： 北斗