“北斗三号收官之星发射成功！交汇点为你揭秘北斗的前行之路”

本篇文章5655字，读完约14分钟

随着北斗三号geo-3卫星发射成功，我国北斗卫星导航系统建设项目圆满完成，星光成行，世界“天网”成功。 今后“北斗三号”会给我们的生活带来那些变化吗？ 经过前后30多年的实践探索，我国为什么如此执着于“北斗”系统的建设？ 采访南京航空宇宙大学宇宙学院的新教授和康国华教授，探索北斗的前进道路。

你曾经使用北斗。 只是，你可能不知道—

很多人知道我国发射了北斗卫星，但不知道北斗已经被人民采用，并向世界开放。

仔细一看，你的高端智能手机总是能发出准确的报时，就像手表一样，偶尔会说“走得快”“走得慢”，表明帮助“调表”的是北斗卫星导航系统

南京航空航天大学航天学院教授康国华告诉记者，“北斗”不是发射到天空的卫星，而是一个巨大的系统工程。 虽然看起来很遥远，但其实和我们的生活密切相关。 “从20世纪80年代开始，全世界都在使用美国的gps。 北斗系统建成后，gps在全球卫星定位行业的绝对主导地位受到挑战，目前我们大部分手机都开始使用北斗导航系统。 ”

他掏出自己的手机，向记者展示了手机APP展示的卫星天顶图。 这张图显示了世界四大卫星导航系统的各个卫星在当地天顶运动的情况。 他们分别是美国全球导航定位系统( gps )、俄罗斯格洛纳斯系统( glonass )、欧盟伽利略系统( galileo )和中国北斗系统。 “其中能够以彩色接收信号的是轨道卫星，黑白暂时无法接收信号。 「

北斗卫星每架重850公斤，载荷重300公斤，承担定位、授受、短消息三大功能。 康国华说，定位是导航的基础，导航是定位的应用。 定位为“我告诉你在哪里”，导航是“从现在的位置，我告诉你想去的地方”。

上课的时候，正如其名，是“给与准确的时间”，对于一些小设备来说，是进行时间校准。 使用北斗授课功能，即使分布在世界各地，也能保持时间的“同步”。 康国华告诉记者，时间同步是高铁、电网、计算机网络通信等国家安全保障，需要时间同步。 高铁按时发车、准点到达时，安全交会等必须以“同步时间”为基准。 例如根据北斗的准确定位，高铁从时速350公里刹车一次到停运，最后的停运误差可以控制在10厘米以内。

短消息是中国北斗的特色，与gps接收机只能单向接收卫星信号不同，北斗接收机不仅可以实现定位，还可以像手机一样发送和接收消息，通过卫星发送双向的复制新闻。

在2008年汶川地震救援中，地面通讯设施遭到严重破坏，甚至瘫痪。 救援部队利用北斗的短消息，发布了灾区的第一条新闻，准确地向救灾指挥部报告了灾情和受灾位置，起到了很大的作用。 当时“北斗一号”的精度其实还不够高，双向通信功能已经活跃，拯救生命更是数不胜数。

“斗转移星移”历经20多年编织着“天网”

每一个梦想，《北斗星》的背后都奋斗着几代人的接力，从无到有，从弱到强，《北斗》的星光一天比一天灿烂。

南京航空航天大学航天学院新闻新教授告诉记者，国民关于北斗卫星导航系统的构想可以追溯到1983年。 知名航天专家陈芳允院士首次提出了双星定位的概念和构想。

“为北斗卫星导航系统制定三个快速发展计划的总设计师是我国‘两弹一星’元勋孙家栋。 据新闻报道，1994年中国开始建设北斗卫星导航试验系统。 也就是“北斗一代”，第二步是2004年开始建设北斗卫星导航系统，全年形成区域被动服务能力。 第三步是今年，形成全球被动服务能力。 “从2007年开始到今年，一颗组网卫星不断发射升空，在天空中“编织”了新闻网。 ”

由于“北斗一代”使用双星定位方式，“北斗一代”在定位精度、课时精度、服务区域等方面有不小的提高空之间，特别是存在信号传输延迟较大等问题。 “听说新病例，“北斗一代”的定位精度是水平20米。 也就是说，对于距离小于20米的两个物体，“北斗一代”无法从遥远的太空同时计算位置差。

康国华表示，目前我们的手机通常集成了两三四个国家的卫星系统。 “为什么不单独使用中国的北斗系统？ 北斗二号系统重点覆盖亚太地区，因此在世界其他地区的服务还不稳定。 ”。

康国华将北斗卫星的多次发射比喻为“拼图”。 北斗一号是试星，只有4颗，只有中国上空，现在全部退役。 之后的北斗二号是区域网络卫星，涵盖亚太地区共计20颗卫星。 北斗三号卫星导航系统空之间的区间由27颗中地球轨道卫星、5颗同步轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星组成，共有35颗星星。

从北斗二号第一颗星开始数，我国已经发射了54颗北斗导航卫星，从6月开始正式加入。 6月23日发射的最后一颗组网卫星，是北斗卫星导航系统整体中的第55颗。

康国华说，这次我们发射的是拼图的最后一颗星，但北斗系统的卫星一直在更换。 “每个卫星都有寿命，平均8—10年就需要引退。 北斗三代建设以来，已有多颗卫星退役，新增。 最后第55颗星的意思是，让北斗系统真正成为全球北斗，可以在地球任何地方北斗定位。 ”

北斗卫星导航系统覆盖范围示意图。 其中，紫色部分为“北斗一号”卫星导航系统覆盖范围，粉红色部分为“北斗二号”卫星导航系统覆盖范围，浅黄色部分为“北斗三号”卫星导航系统覆盖范围，听新闻看图

北斗卫星导航系统覆盖范围示意图。 其中，紫色部分为“北斗一号”卫星导航系统覆盖范围，粉红色部分为“北斗二号”卫星导航系统覆盖范围，浅黄色部分为“北斗三号”卫星导航系统覆盖范围，听新闻看图

最明亮的中国之星，天上之星“参北斗”

中国宇航员对北斗卫星的痴迷，有什么意义？

作为国家的瑰宝，北斗是我国重大空之间的基础设施，是我国时空基准网和导航新闻网建设为目标，是我国大国地位和战术优势的重要支撑。 “可以说建设得越早，就越占据战术的特点。 ”康国华举例说:“卫星定位需要从空中向地面发送特定频带的电波。 他说:“由于只有特定频带的电磁波在穿过大气的过程中衰减最小，因此该频带将成为重要的战术资源。”根据目前国际电车在频带分配中采用“领先”的规则，美国最先建设了gps，因此该选择的频带最为优越

卫星导航的竞争不仅是技术体制的竞争，也是星座和信号的竞争。 中国和欧洲、美国在卫星频率和轨道问题上经历了多年的协调工作，直到“暗斗”，背后充斥着大国航天的“游戏”。

北斗二号的导航系统经历了这样紧迫的时间。 根据国际电联的相关规定，北斗二号导航系统必须在7年内完成卫星导航信号在轨道上的地面广播。 否则，有必要取消导航频率的优先录取权，开展频率的重新申请和相关国际协调，这样我国将失去快速发展全球卫星导航系统的最佳机会。

面对紧迫的研发任务，南京航空空航天大学出身、北斗二号卫星副总设计师陈忠贵率领党员突击队，改进了集成测试验证方法，一周“5+2”，每天“白+黑”，奋斗8个月。 2007年4月16日，发射成功两天后，北京从飞行试星得到了清晰的信号。 此时，距离空之间的频率失效只有不到4个小时——这次壮举，较为有效地保护了我国卫星导航系统的频率资源，拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。

“目前，北斗三号”全球卫星导航系统的成功网络表明，我国在卫星导航系统行业，拥有与美国gps导航系统实力pk的“资本”。 北斗不仅是国家项目，也是民族项目。 《北斗》有很多《第一次》。 ”据新闻报道，北斗卫星导航系统首次使用了三种轨道( geo、igso、meo )混合星座的体制。 首次达到零部件100%国产化要求，首次提出合作和兼容性……这些都使中国的航空空航天和卫星监测技术在世界上更加基础。

例如，作为导航卫星“心脏”的星载原子钟在中国曾经是技术空白色。 另一方面，电波的传播和接收存在时间差。 时间差乘以光速就是距离。 如果误差为1秒，则距离相差30万公里。 北斗二号开发的时候，引进了瑞士的一家企业，之后欧盟要求这家企业提供精度比伽利略导航系统低一个数量级的原子钟。 由此，陈忠贵和设计团队更加深刻地认识到“关键核心技术买不到、来不到、讨论不到”。

目前，我国正在克服铷原子钟、氢原子钟的关键技术，通过北斗导航卫星将这两种原子钟组合起来实现时间基准的建立。 其中，铷星载原子钟实现了零部件的100%国产化，目前精度300万年误差只有1秒，被动型星载氢原子钟1000万年误差只有1秒。

目前，北斗三号卫星在定位服务、广域增强服务、全球短消息服务、搜救服务等方面形成了鲜明的北斗特色，在系统信号性能、系统传输和测距性能、星载原子钟性能、关键产品和零部件国产化等方面均处于局部领先地位。 在南京航天大学校友总师思政公开课上，陈忠贵自信地指出:“北斗三号系统的核心是更高精度、更高性能地为世界服务。”中国北斗也是世界北斗。 ”

开启了“北斗+”的时代，无论是天还是地都必须易于使用

北斗在全球建立了网络，具备定位、授课和短消息服务的北斗系统融入老百姓生活的速度将加快。 北斗+”生活加速。

“它将成为类似水网和电网的基础设施，无法脱离日常生活； 点外卖或者网上预约的时候，需要使用卫星定位明确现在的位置。 ”康国华说，今后北斗还将处理可靠性、精度、稳定性等各方面的问题。

“北斗现在最大的问题是宣传APP。 ”康国华表示，毕竟gps发展速度比我们快20多年，客户以具有粘性和惯性的手机为例，如果把gps芯片换成北斗芯片，会花很多价格，商家没有更换的动力； 因为这是一个有点gps应用的本来就很成熟的行业，取代北斗经常会遇到比较大的阻力。 但北斗使用的人越多，价格越下降，迭代改善的速度越快，反馈越正面。

康国华教授目前带队进行的“增强低轨卫星导航”研究与北斗的宣传应用有关。 “将北斗系统比作高速公路一样的主干网，可以提供比10米更好的定位精度。 我们工作就像修理‘省道’，以这个主干网为基础，进一步提高精度”。

根据康国华的例子，来往于城市大楼之间时，因为大楼形成的“峡谷”效应，可见的天空很小，卫星发出的信号很少，很弱。 低轨导航增强系统是指在北斗星座下进一步增加低轨星座，利用低轨卫星上的导航增强系统实现北斗信号的增强和广播，提高信号强度，将原北斗公路级定位提升到车道级定位。 我以前知道人在哪里，现在知道你是迈出了左脚还是右脚了。 ”康国华说。 目前，日本有类似功能的“准天顶”卫星系统，但他们基于gps。 我们的团队基于自己的北斗系统进行研究。

未来，北斗卫星导航系统将广泛应用于陆地、海洋、航空空航天、大众支出等多个行业。 例如，在海洋渔业中，北斗系统的定位信号对舰船导航、渔业综合新闻服务互联网的建立至关重要。 》报纸指出，在交通运输行业，先进卫星导航技术的应用是交通运输实现新闻化和现代化的重要手段，对建立顺畅、高效、安全、绿色的现代交通运输体系具有十分重要的意义。 ”

记者了解到，北斗系统在我国许多行业已经开始应用。 基于北斗系统的水文监测系统，实现了水文信息新闻的实时传输，大大提高了雨情、水情、旱情和灾情新闻采集的准确性和传输时间的长短。 已在中国陕南地区、长江流域、黄河流域得到广泛应用，客流量达到4000多人。 “在气象预报行业，经过多年的气象数字信息传输应用实验，科研人员开发的一系列气象预报型北斗终端设备和系统应用处理方案，实现了国家气象局和各地市气象中心的气象站数字信息自动传输聚合、气象站地图分布可视化显示功能 目前，气象行业北斗应用终端已达到数千台。 ”

微链接——“北斗三号”总师“南航造”

“北斗三号”和江苏还有一种亲切的联系。 其总设计师陈忠贵来自南京航空航天大学86级。

仰望星星空，怀抱探索宇宙的志向。 努力实现宇宙强国的梦想。 ”在今年第五次“中国航天日”和“东方红一号”卫星发射成功50周年的日子里，陈忠贵向母校的学子发送了深刻的讯息。

陈忠贵毕业后在宇宙五院工作已31年，其中20年从事北斗相关工作。 北斗卫星导航系统见证了从无到有，从弱到强，从地区到世界，8万北斗人日夜呕心沥血的攻击和奉献。

年12月，陈忠贵回到南航校园，给同学们带来了震撼的毕业生总师思政公开课《北斗导航卫星》。 本科原是学习矿山机械的陈忠贵，因为对航空宇宙梦的向往，几年后辞职，报考南京航空学院(南京航空宇宙大学前身)的数理力学专业，从朱明教授开始从事多体动力学研究

“南航的学风非常严谨，特别是对专业基础课程的要求特别高，考试毫不含糊。 ’这是陈忠贵回忆学习生活时印象最深的事件。 他记得自动控制这门课。 “考试成绩不理想，老师又找学生谈话，帮助学生分析原因，举一反三。 ”有这样一位专注于培养严谨学风和人的专业教师，陈忠贵在读书期间及时填补了专业基础的差距，为后期工作的快速发展奠定了基础。

在朱明老师的指导下，陈忠贵将研究生毕业论文瞄准多体动力学的新型建模理论和分解软件开发方向。 在撰写毕业论文的过程中，他接触宇宙产业的机会增加了，但当时宇宙开发最不足的是从事动力学、热学等基础学科研究的专家。 在这样的机缘下，陈忠贵与“天然之地”和宇宙飞行形成了默契的关系，毕业后，毅然选择了宇宙五院。 他是一个孜孜以求、热爱不已的行业。

在对南航学生的公开课上，陈忠贵全面回顾了我国北斗卫星导航1号至3号的快速发展历程，阐述了我国在卫星导航系统行业的技术沿革和重大创新成果。 目前，北斗卫星导航系统实现了构成卫星单体的100%国产化，核心部件实现了全部国产化，成为继美国gps、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统之后第四成熟的卫星导航系统。

与北斗二号相比，北斗三号功能更完善，指标越来越多，可靠性更高。 如何在短时间内实现系统功能性能的飞跃，是北斗三号论证团队面临的严峻挑战。 陈忠贵带领研发团队查阅资料、制定标准、建模、布局、编排方案，最终形成了满足各方面不同诉求的技术论证报告。

展望未来，他希望为全世界服务，建设一个要点突出、特色突出、局部领先、平稳过渡的北斗卫星导航系统，形成更普遍、更融合、更智能的基准时空体系 中国北斗也是世界北斗，矢志不渝对卫星导航事业的事业目标，也是我国对航天强国事业的轰轰烈烈的誓言。

十字路口记者杨频萍