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北斗导航中国版GPS加速布局
来源:中华工商时报 作者: 发布时间:2007-05-21  
全球卫星导航系统对一个国家的国家安全、国民经济发展以及普通民众的日常生活,正在产生全面而深入的影响。目前在太空中运行的全球卫星导航系统有美国的GPS和俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS),欧洲的伽利略系统正在建设当中,但是计划一再拖延。  
  2007年4月14日,中国发射了第一颗第二代北斗导航卫星。与之前的北斗一号组成的区域性导航系统不同,这次发射的卫星,标志着以5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成全球卫星导航系统,迈出了具有实质意义的第一步。  

  这是真正属于中国人自己的、覆盖全球所有方位的卫星导航系统。  

  依赖与受伤  

  第一个故事是记者在一次活动中听到的。美国人在对伊拉克大打出手的时候,美军一艘军舰在万里之外检查过往船只,并向一艘C国的油轮发出停船接受检查的信号。C国的海军虽然鞭长莫及,但是C国也是核大国,油轮船长觉得美舰不敢怎么样,加上自己的船体比军舰大得多,所以不理不睬,继续航行。时间不长,问题出来了。C国油轮上的GPS导航设备突然失灵。没有了GPS,油轮在茫茫大海上就没有了方向,只好停了下来。美军直升机强行登船,将船长一干人等赶到甲板上晒太阳,然后对全船进行搜查。搜查过后,美军军官潇洒地敬个礼,说一声“感谢你们与美国政府的合作”,然后扬长而去。船上的GPS又恢复了正常。  

  第二个故事是圈内人士讲的。某年某月,中国人民解放军在某地举行军事演习。有消息说,美国对该地的GPS信号进行了特殊处理。尽管具体情况不得而知,但是,这个圈内人士直言,那段时间,该区域的GPS接收设备的工作状况确实极不正常。  

  第三个不是故事,而是一个事实。有关方面信息显示,我国一些政府、专业部门对GPS已经产生了严重的依赖,认为经过10多年的应用,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得了某部门广大工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而带来一场深刻的技术革命。  

  这就是GPS,一个向所有用户免费开放的全球卫星导航系统,一个让越来越多的国家和民众依赖的系统。但是,又有多少人意识到了,这个系统的开关,掌握在美国人手里。这是一个随时可以在扩大信号误差、关闭信号,让几百万平方公里的人员、设备突然看不清或者变成瞎子的系统。  

  知道了以上内容,我们就可以了解,北斗导航系统的出现和它的升级换代,对于中国、对于中国人,意味着什么。  

  GPS就在你身边  

  要了解中国的北斗导航系统,得先了解美国的GPS。把GPS讲清楚了,北斗也就清楚了。  

  在卫星导航系统出现之前,远程导航与定位主要用无线电进行,其中包括罗兰-C系统、Om ega(奥米茄)系统、多卜勒系统等,这些系统精度都不高。  

  1958年,美国开始研制第一代卫星定位装置子午仪系统(T ran s it)。1964年,子午仪系统投入使用。该系统只有5-6颗卫星,不能从地面站进行连续的观测和控制,因而无法提供连续的实时三维导航,精度也不高。  

  为满足军事部门和民用部门对连续、实时、三维导航的要求,1973年,美国国防部制定了GPS计划。该计划分三个阶段:  

  第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年,发射了4颗试验卫星,研制了地面接收设备。  

  第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年,陆续发射了7颗试验卫星。实验表明,GPS定位精度远远超过设计标准。  

  第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功,1993年底实用的GPS网正式建成。  

  GPS使用24颗高度约两万公里的卫星,分布在六个轨道面上(每轨道面4颗)。这样的分布使得用户在全球任何地方、任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并接收卫星信号,从而实现精确、连续、实时的定位导航。  

  由于每一颗卫星都有使用寿命,因此,GPS运行之后,美国仍在不间断发射新星。到目前为止,GPS至少已经发射了55颗卫星。这种连续的发射不但保证了GPS维持工作状态,还使得GPS的功能得到持续改进。目前,美国正在实施新的GPS现代化计划,这个计划完成之后,GPS系统的功能将变得更加强大,处于遥遥领先的地位。  

  GPS发射的信号分为两种:军用的和民用的,其中军用信号专供美国军方使用,民用信号免费开放给全球用户使用。一般而言,民用信号较军用信号的精度要差,而且,美国军方随时可以对特定区域的信号进行调整,使其误差变大,甚至关闭特定区域的信号,让GPS暂时失灵。  

  GPS强大的定位导航功能,使得其民用用户数量呈几何数增长,在发达国家已经成为民众生活的重要组成部分,中国的民用用户数量近年也在大幅度增长。  

  在国际军火市场,GPS也拥有特殊的地位,不少国家对外出口的精确制导武器,是基于GPS导航系统开发的。  

  聚焦中国北斗  

  与GPS34年的历史、先后打上去55颗卫星相比,中国的北斗系统始于2000年,只有7年历史,迄今打上去5颗卫星。双方的差距是很明显的。  

  最大的差距在于,美国的GPS是一个覆盖全球的系统,而中国的北斗,目前只是一个覆盖中国及其周边地区的区域系统。  

  现在我们可以这样说,中国的北斗分为两代。第一代是区域系统,4颗卫星,已经发挥效用;第二代是全球系统,35颗星,正在建设。  

  2000年10月31日,第一颗北斗一号导航试验卫星发射升空。根据海外媒体的报道,该卫星定位于东经140度的地球同步轨道,大约在新几内亚岛上空,处于整个星座的最东面。  

  2000年12月21日,第二颗北斗一号导航试验卫星发射升空,定位于东经80度的印度洋上空,处于整个星座的最西面。  

  2003年5月25日和2007年2月3日,中国又发射了两颗卫星。这两颗卫星都是备用星。  

  以上4颗卫星构成了北斗第一代导航系统,其中两颗工作,两颗备用。  

  美国的GPS,是24颗星在纵横交错的6个轨道上围绕地球旋转,覆盖全球;中国的北斗,则是4颗地球同步卫星,在赤道上空从东到西一字排开,一动不动,只覆盖中国及周边地区。  

  美国的GPS,是24颗星不断发出信号,用户只要打开GPS接收机,就可以测出自己的方位;中国的北斗,用户要想知道自己的方位,得先向卫星发出信号,卫星将信号发给监测站,监测站计算出结果,再反馈给用户。  

  在民用方面,北斗拥有独特的优势,因为它有双向通讯功能,用户和控制中心可以互传信息(该功能下文将有表述),GPS则没有。  

  在军用方面,北斗有致命缺陷。北斗用户想知道自己的位置,得先向卫星发射信号。这就会暴露自己,是兵家大忌。GPS用户不用向任何人发射信号,就可以知道自己的位置,利于隐藏自己。  
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