北斗導航二十八年:封鎖、突圍、全面主導
GPS信號弱’,可以用中國北斗。"
網上總有一個笑話,如果美國關閉GPS,世界會怎么樣。
日前,波斯灣萬里晴空中國的貨船銀河號正在執(zhí)行運輸任務,導航系統(tǒng)是美國的GPS以美國船上有違禁品為由,要求銀河號停航,接受美國船上貨物檢查
然后,美國單方面關閉了Galaxy的GPS銀河號在公海上迷了路,在50度的高溫中漂流了幾十天最終,美國兩次登船檢查確認星系上沒有違禁品后,飄可是去,拒不道歉
銀河號事件讓我們國家明白,沒有衛(wèi)星導航系統(tǒng),就沒有軍事能力的獨立,牙齒會被咬碎,只能忍氣吞聲。
1994年,國家批準立即立項北斗一號工程,2000年,北斗一號第一顆衛(wèi)星從大涼山沖向太空,2020年,北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌發(fā)射成功,北斗導航系統(tǒng)正式組網。
北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌成功發(fā)射。
今天,高德地圖宣布北斗衛(wèi)星日定位突破2100億次,北斗的通話速率已超過GPS等其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)在多個維度超越GPS,比如單次定位調用的平均衛(wèi)星數,民用定位精度等,正式實現國內導航應用定位的整體霸主地位銀河事件不會再發(fā)生了
從北斗項目立項到完成組網用了26年,然后又用了28年超越GPS實現北斗霸主地位28年來,科研人員在山林中跋涉,一言難盡
01.科技攻關,八十一難
1994年的中國并不富裕。
當時美國的GPS已經建設成功,投資超過200億美元而中國整個863計劃的預算只有100億人民幣
其中一個細節(jié)比較真實北斗導航系統(tǒng)副總設計師譚樹森只能和四個人共用一間辦公室這間辦公室不到20平方米
北斗一號工程立項。
沒錢的問題還是可以解決的,更要命的是沒有技術1996年,美國,英國等33個西方國家簽署《瓦森納協定》,對包括中國在內的發(fā)展中國家實施商品和技術管制清單
在這種財力不足,技術封鎖的情況下,中國想出了一個經典的三步走戰(zhàn)略:第一步,建設北斗一號覆蓋國內地區(qū),第二步,建設北斗二號覆蓋亞太地區(qū),第三步,建設北斗三號覆蓋全球。
北斗系統(tǒng)三步走戰(zhàn)略
2000年,中國成功發(fā)射兩顆自主研發(fā)的衛(wèi)星上天,建立了北斗一號系統(tǒng)中國成為除美國和俄羅斯之外,世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家
北斗一號是劃時代的,北斗二號是與時間賽跑的。
2004年,北斗二號衛(wèi)星工程立項這時,它面臨一個致命的問題——沒有頻率
在太空中,美國和俄羅斯的衛(wèi)星已經占據了最佳頻率和軌道北斗要想獲得合法的軌道位置,必須向國際電信聯盟申報
這個問題不僅僅困擾著中國歐盟也在緊鑼密鼓的建設自己的伽利略導航系統(tǒng),也需要申報兩大經濟體不謀而合,先后向國際電信聯盟申請頻率
國際電信聯盟給出的答復是,該頻率仍可開放一段時間,雙方最遲應在2007年4月17日前發(fā)射衛(wèi)星,否則自動失效。
當時中國有錢沒技術,歐盟有技術沒錢中國希望通過投資技術與歐盟聯手雙方有過一段短暫的婚姻,但因政治風向等原因破裂中國不僅沒有得到技術,還浪費了寶貴的時間
此時距離頻率故障只剩兩年時間,我們還無法制造出制約北斗二號的關鍵技術——原子鐘。
原子鐘是衛(wèi)星授時定位的核心設備,相當于衛(wèi)星的心臟中國要想保住來之不易的頻率,必須在兩年內研制出自己的國產原子鐘
隨后,中科院,航天科工,航天科工,三個團隊在材料,工程等50多個領域攻關,終于在頻率出現故障前建成了國產原子鐘。
家用原子鐘
2007年4月14日4時,北斗二號首顆國產原子鐘衛(wèi)星發(fā)射成功17日20時,地面接收機接收到來自太空的衛(wèi)星信號,中國設法保持了頻率此時此刻,距離國際電信聯盟規(guī)定的最后期限不到四個小時
北斗二號首顆衛(wèi)星的成功發(fā)射,使我國成功突破技術封鎖,后續(xù)衛(wèi)星系統(tǒng)建設順利啟動。
2012年,北斗二號14顆衛(wèi)星發(fā)射并組網北斗三號工程于2009年啟動,2020年將建成35顆衛(wèi)星發(fā)射網
至此,三步走戰(zhàn)略已經完成北斗導航系統(tǒng)已成為繼美俄之后第三個成熟的全球衛(wèi)星系統(tǒng)
02.趕上GPS,北斗做出了很多突出的成績。
北斗導航系統(tǒng)自建設以來就應用于我國的救災。
2008年,汶川地震震驚了全世界到震中重災區(qū)的通訊完全中斷,震區(qū)內外聯系失去
隨后,一支攜帶北斗終端的部隊沿著317國道快速前進,進入汶川重災區(qū)沿途部隊用北斗獨有的短報文通信技術將探測到的災情發(fā)送到救災指揮部,打通了震區(qū)內外的通信通道最終,在救災部隊增援的幫助下,500多名災民獲救當時是北斗一號系統(tǒng)
短信技術
后來四川雅安地震時,北斗二號組網完成,北斗終端也在第一時間配發(fā)到救援部隊,進入災區(qū)北斗在這次抗震救災中精度更高,覆蓋范圍更廣,完成了數十萬次通信定位服務,是汶川地震時的3倍
北斗之所以在抗震救災中發(fā)揮這么大的作用,主要是因為短報文技術短報文技術可以實現用戶與北斗衛(wèi)星的雙向通信,是北斗導航系統(tǒng)獨有的通信技術美國的GPS,俄羅斯的格羅納斯,歐洲的伽利略等衛(wèi)星導航都沒有這個功能
一般來說,短信技術類似于手機短信起初,北斗一號和北斗二號僅支持120個漢字的傳輸但這120個帶有定位導航信息的字,在汶川和雅安地震中發(fā)揮了至關重要的作用
北斗系統(tǒng)在應急救災,科學研究,遠洋運輸等通信網絡無法覆蓋的場景中具有很強的應用價值。
以遠洋運輸為例據統(tǒng)計,目前全國至少有7萬艘漁船和執(zhí)法船在使用北斗終端北斗的搜救功能和通信功能已經救助了一萬多人中國漁民稱北斗為海上媽祖
漁船用北斗終端
北斗導航系統(tǒng)可以提供米級,分米級精度,甚至可以通過地面基站校準實現厘米級精度定位在亞太地區(qū),北斗系統(tǒng)在信號傳輸質量和衛(wèi)星通話數量上優(yōu)勢明顯
北斗的成功也給GPS相關產業(yè)帶來了沖擊據央視報道,中國進口的GPS定位芯片價格最高時可達1000元/芯片,但北斗建成后,價格已降至6元/芯片
伴隨著北斗導航系統(tǒng)應用的逐步深入,如果相關場景的配套設備不能支持北斗,將會失去大量市場,這也迫使其他國家在相關軟硬件上應用北斗,進一步催生萬億級市場。
03.民間爆發(fā),市場為王。
如果北斗在軍事,救災等領域的應用是國家的意愿北斗在民用領域的推廣,使其成為市場的選擇
在市場應用之初,北斗官方只做了一個底層操作系統(tǒng)伴隨著北斗的應用逐漸深入到日常生活的方方面面,各行各業(yè)都在不斷開發(fā)北斗的底層操作系統(tǒng),使得北斗的商業(yè)生態(tài)逐漸繁榮
北斗的商業(yè)應用始于手機市場2013年,IT雜志LaptopMagazine將三星GALAXY Note 3評為年度最全面的智能手機
一個月后,三星宣布兩款國行版手機成為全球首批支持北斗導航系統(tǒng)的智能手機。
當時北斗二號衛(wèi)星剛剛組網兩年,商業(yè)價值已經顯現從2012年開始,國內主流手機廠商發(fā)布的智能手機大多支持北斗導航系統(tǒng)
2020年,在北斗三號宣布完成組網兩個月后,一直被詬病不支持北斗的蘋果公司也頂不住市場壓力,宣布iPhone12將支持北斗定位芯片。
中國憑借全球最大手機市場的優(yōu)勢,使北斗在移動終端的普及率快速提升。
截至2022年上半年,中國有128款申請入網的智能手機支持北斗定位,其出貨量占上半年總出貨量的98%以上。
手機應用達到頂峰后,北斗正在被市場包圍,滲透到智能車載終端高德地圖是高科技系統(tǒng)北斗系統(tǒng)最典型的應用之一
2020年,北斗三號組網成功后,高德地圖發(fā)布的車道級導航服務應用了北斗導航系統(tǒng)的亞米級高精度定位技術,結合參考站的修正信息,經過融合計算,定位精度從5—10米的道路級演進到1米以內的車道級這是國內首個完全可以在智能手機上實現的車道級導航服務
高德地圖今年推出的基于計算能力的黑科技紅綠燈倒計時功能是其重要支撐之一,也是北斗系統(tǒng)穩(wěn)定,持續(xù),高效,精準的定位能力,從而智能計算當前路口紅燈倒計時或等待輪數。
在最新版本的高德地圖中,比如導航行程回顧,行前語音播報,位置分享報告等這種國之重器已經廣泛服務于人們的日常出行
其實最早的導航系統(tǒng)很簡單,沒有車道級導航,更不用說紅綠燈倒計時的進一步發(fā)展了高德地圖的開創(chuàng)性工作是基于北斗在中國市場的深化應用,未來將伴隨著市場需求的不斷增加而更新迭代
與此同時,北斗系統(tǒng)在其他許多領域的應用也在逐步展開。
大到金融電力安防,小到起床準點鬧鐘,快遞物流趨勢,都靠北斗保駕護航北斗出來之前,這些服務都是依靠GPS如果美國關閉GPS服務,后果將遠超想象現在,我們再也不用擔心這個了
日前,國務院新聞辦公室正式發(fā)布《新時代的中國北斗》白皮書北斗導航系統(tǒng)已成為向全球用戶提供全天候,全天時,高精度定位,導航和授時服務的重要新型基礎設施
北斗三號在軌30顆衛(wèi)星狀態(tài)良好,300多類,上百萬個部件全部國產,性能優(yōu)異實測結果表明,全球定位精度優(yōu)于5m,亞太地區(qū)性能較好,服務性能優(yōu)于設計指標
北斗的應用產業(yè)也呈現快速發(fā)展態(tài)勢,2025年產值可能突破1萬億元。
04.寫在最后。
正如中國北斗導航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布的文件所述,北斗已廣泛應用于大眾消費等民生領域高德推出的一系列基于北斗的服務深受群眾歡迎和喜愛,成為北斗系統(tǒng)在民用領域最典型的應用場景
目前,國產北斗基礎產品已出口到120多個國家和地區(qū),為超過1億用戶提供服務未來伴隨著北斗應用的進一步深入,國內的北斗產業(yè)將會有長足的進步,更進一步,率先與北斗高度綁定的企業(yè)將會持續(xù)受益
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