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身负两年夜“绝活”的中国斗极能超出美国GPS吗?

时间:2018-01-30编辑: admin 点击率:

身负两大“绝活”的中国北斗能超越美国GPS吗?

10月9日,《日本经济消息》报道,中国将于11月发射定位精度更高的北斗三号全球组网卫星,到往年年末将增至4颗。

2018年前后,中国将完成18颗北斗三号全球组网卫星发射,为“一带一路”沿线国家提供基础效劳,2020年形玉成球效劳能力。

文 | 毛新愿 瞭望智库特约科技察看员

本文为瞭望智库原创文章,如需转载请在文前注明起源瞭望智库(zhczyj)及作者信息,不然将严厉查究法令义务。

1994年,中国着手研发北斗防空系统;2000年,开始应用于实验卫星发射;2011年底,面向官方开放

现在的北斗二号系统由23颗卫星构成,覆盖中国和西承平洋,其定位精度约为10米。中国开发的北斗三号系统将定位精度提高至2.5米至5米

中国的目标是在2020年将北斗系统的海内应用率到进步到60%。与北斗三号对应的半导体芯片正在开辟进程中,将于近期正式投入市场,应用于汽车导航系统和共享单车位置治理系统。北京拜克洛克科技无限公司流露,将利用北斗系统管理ofo共享单车位置。

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有了GPS,为啥还要搞“北斗”?

GPS全称为Global Positioning System,附属于美国空军,能为寰球用户提供低本钱、高精度的三维地位、速度和准确按时等导航信息。

这个体系重要包括平易近码跟军码两种旌旗灯号,二者精细级别不在一个量级,前者是毫米级别,后者是分米级别。

GPS有多强盛?

军事方面:目前,美国简直一切的飞机、坦克、舰船、单兵、精确制导弹药都在应用GPS。

在战场上,精确制导的重要性无须置疑。

最典范的应用是在1991年海湾战斗时代,美国轰炸伊拉克水电站,至多须要数百吨惯例弹药,而且,轰炸机面对着宏大的防空火力要挟。而基于GPS和图像精确制导的导弹,只要两颗——一颗炸有缺口,第二颗沿着缺口飞出来,在百公里外发射便可主动飞向目的。

第二次海湾战争时期,甚至出现了导弹顺着新闻大楼透风口一直钻下去的高精度袭击场景。

此外,对疆场指挥系统,特殊是大空间跨度的指挥,极端精确的时光同步也是无比重要的,GPS都可以做。

民用方面:离开了GPS,手机不能导航,新全讯,微信不能共享位置,各种舆图都不能用......

离开了GPS,国度的电网城市没那么稳定。

离开了GPS,各大股票/大批商品买卖所的时间没法精确同步(GPS可做到纳秒级别授时),为确保平安,金融效力会下降很多,还玩什么高频买卖、超短线?

离开了GPS,迷信界现在的大气、重力场、地球磁场、地球板块运动、地震及火山天然灾祸、地球洋流和海立体变化、冰川活动和熔化等研究,就基本可以退回到20年前的状态了,这些年上述领域的严重突破都和GPS有严密关联。

离开了GPS,自动驾驶技术、精密农业、民航飞机高精度腾飞下降自立导航,都是梦。

分开了GPS,超大工程定位,比方港珠澳大桥、高铁、冲破人类天涯的各个中国年夜桥,就没那么多中国速度了,丈量与校订就足够折腾的。

......

但是,这么重要的GPS,极易被把持。

假如完整依赖GPS,美国加上了烦扰,怎样办?或许,基本不让你用了呢?还有更极真个,罗唆给你发送虚伪的GPS信号呢(GPS的干扰、诈骗都轻易完成)?

那么,轻则汽车、汽船等走错路,重则导弹攻打过错目标,打到自己也极有可能。

在美国GPS一家独大之时,美国军方在一切民用信号上放了干扰。后来俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)系统呈现,美国为了应答竞争才撤消了这个干扰(2000年5月2日)。从图中可以看出,取消干扰后,民用信号的定位精度直接从百米级提高到了明天的米级。

已经高度依赖美国GPS系统的印度也吃过大亏。

1999年,印巴卡吉尔(Kargil)战役时期,美国感到不克不及让印度太得瑟,就直接封闭了印巴战区的一切GPS效劳,招致印度的兵器和兵士霎时“失明”,遭遇了伟大的丧失。

后来,印度痛定思痛,废弃了自己本来开发的GPS增强系统及与GPS相干的卫星,自己做了一套区域性的导航系统。

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大国重器,必需靠本人!

实践上,早在1970年,我国就提出了对于卫星导航技术的论证计划——“灯塔”项目,与美、苏在统一时期,后来,因国内形状势变更自愿上马。

海湾战争给全世界“上了一课”,大师都深入认识到卫星导航系统的巨大价值。

1993年7月23日,美国惹是生非地指控中国“天河”号货轮将制作化学武器的原料运往伊朗。事先,“河汉”号正在印度洋上畸形飞行,忽然船停了上去。预先大家才知道,这是因为事先美国部分关闭了该船地点海区的GPS导航效劳,使得船不晓得该向哪个标的目的行驶。

“星河号事情”使我们明白地认识到:卫星导航,我们一定要自己搞出来

1994年,我国开始停止北斗一号的研制任务;

2000年,发射了两颗运动轨道卫星,完成了区域性(仅限于亚太地域)卫星导航;

2003年,又发射了一颗备份卫星,北斗一号正式竣工,我国曾经在军事领域(战术武器等)解脱了对GPS的依赖。

按原打算,我国只需研收回北斗一号应用于亚太地区即可,在全球性应用方面寄望于与欧盟规划独特推出伽利略系统。

2000年,伽利略系统立项;

2003年,我国率先参加该项目,投资超越2亿欧元,并敏捷成立了中欧卫星导航技术培训配合核心。

但是,造价仅仅相称于一个欧洲中型机场的伽利略系统(35亿欧元)停顿很不顺遂,欧盟麾下各国钩心斗角,招致这个项目被一直推延——方案于2006年前后建成的系统至今仍未实现。中国固然是投资方,却被不断排斥,欧盟良多中心技巧的研讨都把中国消除在外。

中国武断决议:自己干!

2007年,中国开始正式建立自己的北斗卫星导航系统,也就是咱们熟知的北斗二代。

到了2012年,我们曾经发射了16颗卫星,完全覆盖了亚太地区。

北斗二号的建立与运行给我们积聚了大批的技术和教训,我们的眼光已超出亚太地区、投向全世界任何一个地方。

于是,斗极三号正式开端建立。2015年,新全讯,中国发射了北斗三号第一颗卫星,今朝,进入建立热潮期。

现在,北斗曾经生长为合计23颗的宏大卫星导航系统,在2020年,将有35颗卫星处于任务状况,从而完成全球无差异的高精度定位,新全讯

2017年9月28日北斗可见卫星图

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中国北斗有两大“绝活”

评估导航系统的主要目标主要有四项:

*军用价值导航系统最主要的目标是效劳于军事(美国GPS、我国北斗、俄罗斯格洛纳斯均隶属于军方)。

*民用价值。民用是可以赚钱的,因而赚钱和商业化才能也是个极端重要的目标。

*适用性。全球性的必定比区域的好,1厘米精度的肯定比1米的好,能1分钟定位的肯定比1小时的好,自力的确定比依附其余卫星系统的好。

*稳固性。几个系统处于竞争状态,所以需要坚持现有状态稳定,频仍发射卫星补充(毕竟都是几十个大卫星的卫星星座),而且因为竞争和需求必须更新换代。

依照这四个目标来看,美国的GPS导航系统依然夺得冠军——GPS是曾经开展了30多年的成熟系统,早就完成了全球覆盖,卫星补充稳定,临时维持在32颗,并曾经更新到第三代。

GPS系统星座静态图

最重要的是,GPS几乎垄断了全世界民用导航市场,其商业价值远远超越军方投资。后来者很难与其争锋。

我国的北斗卫星导航系统紧随厥后。

我国北斗星座

北斗有两大“绝活”:

一是最庞杂的星座系统。

不同于世界其他任何一个系统,北斗是唯逐一个使用了地球运动轨道(36000公里高)、地球倾斜同步轨道(36000公里高)和中轨轨道(20000+公里高)的卫星导航系统。GPS、格洛纳斯、伽利略都是仅使用中轨轨道。

北斗使用了愈加高轨的运动和倾斜同步轨道,卫星轨道运转周期为24小时,其信号会临时覆盖指定区域,且卫星之间构成的数据通信链路也能校正误差、进一步提高精度。

我国重点笼罩的区域是亚太地区及“一带一路”地区,系统建成后,这些地区均将取得优于GPS系统的精准定位。

二是短报文系统。

其他一切定位系统只接受太空信号,不与通信卫星停止任何交换。而北斗的吸收机可以和卫星停止交流,最典型的应用是可以宣布140个字的短报文,就像当初人们平常用的“短信”,既可能定位,又能显示发布者的位置。

在大陆、戈壁和野外等不收集的处所,装置北斗系统终端的用可以定位自己的位置,并可以向外界发布文字信息。该技术将被用于紧迫救援、野外功课、海上作业系统。

更主要的是,北斗的短报文功效能够完成双向通讯,供给的批示端机可停止一点对多点的播送传输,为各类平台利用提供了极大方便,在国防、民生和应急救济等范畴存在很强的运用价值。

特别是在灾区,在通信、电力中止或挪动通信无奈覆盖北斗终端的情形下,可以使用短报文停止通信。

2008年汶川地动时,进入重灾区的救援军队利用120字的短报文打破通信盲点、与外界获得接洽,实时向指挥部报告请示了灾情。

而且,这个功能岂但实用,并且成本很低,目前我公民用短报文大略多少毛钱一条。

由上可知,无论是军用仍是民用,北斗对我国意思严重,称其为“国之重器”丝绝不为过。在技术上,它完全可以与新一代GPS媲美,之前有媒体报道过某博士破解了北斗信息,完满是谎言,因为“破解”的是民码,而民码原来就是要公然的(全世界各个系统都是如斯)。

只是比拟GPS,在商业化方面,北斗临时很难从每年千亿美元级此外GPS市场那边“分一杯羹”。而且,北斗系统尚未完全建成,竞争力较为无限。

不外,2020年前后,北斗三期完全建成,巨大的国内市场和“一带一路”国家的需要足以支持北斗生长为世界第二大系统。在将来,北斗还有很大回升空间。

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俄欧印日的导航系统怎样样?

目前,世界上有四大全球导航系统、两个区域性导航系统。除中美外,俄罗斯、欧盟、日本也在搞导航系统,它们程度怎样样呢?

俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统

该系统自苏联时期开始建立,是独一一个频分多址的系统(分歧于其他系统的码分多址)。

这两个的差别可以用一个例子描述:在一条狭小的途径上(国际上频段资本十分无限),在运货(导航信息)的过程中,你可以抉择用许多小车(多个频率,俄罗斯方案),也可以取舍用2辆(老版本GPS两个频率)大车,或3辆大车(伽利略、新GPS、北斗三个频率)运输,各有利害。

格洛纳斯GLONASS系统目前的星座

由于小车运输,格洛纳斯保险系数高,在抗干扰和诱骗等方面很强,同时兼容性较差、保护成本很高。

奇特的轨道设计使其在高纬度地区领有很高的应用价值(究竟斟酌俄罗斯地舆位置),然而,高纬度地区生齿太少,再加上俄罗斯始终以来跟欧美抵触重重,格洛纳斯很难扩展用户,几乎不具有商业化潜力。

苏联崩溃后,格洛纳斯堕入绝境。普京的强力支撑让这个系统妙手回春,但也仅让其保持在实践上起码的24颗卫星。目前,格洛纳斯系统是俄罗斯当局最大破费的单个名目,跟着俄罗斯经济衰败,远景很不悲观。

欧洲的伽利略(Galileo)系统

它已经是北斗的“教师”,起步就三频信号,只是被迁延了10年后才从新开始发射卫星,错掉了很多良机。现在,该系统有了18颗卫星,要陆续补到30颗才干覆盖全球。

一直以来,欧洲在军事上依赖于美国,而且苏联解体后,欧洲没有了大范围正轨军入侵的威逼。所以伽利略系统在起步阶段就定位为“民用”系统。欧洲真正重视的,是以定位导航为核心的巨大市场——在事先,全球的卫星导航所波及、发生的经济利润,根本上全都被美国赚取了。

但是,它的商业化道路走得并不轻松。

“伽利略”筹划的推出,安慰了美国和俄罗斯放慢技术更新,新一代GPS和新一代“格洛纳斯”的定位精度等技术目标很快反超“伽利略”,“伽利略”逐步损失了技术绝对当先的上风。

而中国北斗二号的横空降生,不只使欧洲“伽利略”系统筹备与美国GPS一争高低的欲望大打扣头,也冲淡了“伽利略”未来的市场前景。这曾经跟它现在的目标相差太多。

伽利略系统星座

印度区域导航系统IRNSS

印度的区域导航系统仅能覆盖章度及其邻近

以前,印度有一个依赖于GPS的区域加强系统,上文提过,在印巴抵触时期,美国关失落了交兵单方的GPS效劳。印度后来白手起家,建成了一个独破的区域增强系统IRNSS。覆盖范畴仅限印度这一片,而且,比来几颗卫星上的原子钟接连涌现毛病,如果不疾速发射卫星停止弥补,很可能会招致义务生效。

日本的准天顶系统QZSS

日本的准天顶系统,是目宿世界上最小的导航系统

这是一个依赖于GPS效劳、增强GPS系统在日当地区应用的系统,发的信号都和GPS一样。如果美国GPS关掉信号不让它用,它就真不能用了。现在仅有3颗卫星为它效劳。

从全球六大卫星导航系统来看,我国的北斗在技术方面不亚于美国GPS。虽然GPS很早便进入了市场、完成了垄断,北斗的贸易化推行极难停止(没有民用的盈利,光靠国家投资不是久长之计),但我们还是要一步一步地走下去。

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