教育專業月刊

  自主創建北斗衛星導航系統(胡少偉)

教聯會副主席胡少偉

 

國家主席習近平於2020年7月31日在北京宣佈北斗三號全球衛星導航系統正式開通,標誌著北斗導航系統26年的研發過程結出碩果,中國得以通過北斗系統向全球提供導航、定位以及其他服務。北斗衛星導航系統今年自主創建成功,在各科技大國一直以來的技術封鎖下,自主創建過程的艱辛實令我輩對北斗歷代群英敬佩。

 

早於上世紀70年代,國家已就衛星導航系統技術開始研究,但這項名為「燈塔」的計劃之後被取消。航太專家陳芳允院士在1983年提出雙星定位建設衛星導航系統,即把地心視為一顆虛擬衛星,再發射兩顆靜止軌道通訊衛星,配合地面高度座標實現對區內地面目標的定位。國家於1989年使用這方案進行通訊衛星試驗,驗證其可行性,基於此方案發展北斗衛星導航試驗系統。1994年啟動北斗一號系統的工程建設;2000年發射2顆地球靜止軌道衛星建成系統投入使用,當時是採用有源定位體制,為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務。

 

21世紀初,適合衛星導航的黃金頻段已被美國和俄羅斯佔用了。中國與歐盟推動國際電信聯盟從當時的導航頻段中,擠出一小段頻率供兩者衛星導航共同使用。這小段頻率只有黃金頻段的四分之一,是建設一個全球衛星導航系統最基本的需求,並要求兩者均分。中國北斗系統和歐盟伽利略系統於2000年4月17日同時成功申報,但按照國際電聯規則須在七年有效期內成功發射導航衛星。國家首顆北斗二號衛星於2007年4月14日升空,在三日後收到傳來衛星首個訊號時,距離國際電聯規定的申請失效期限僅剩不到四個小時。可想當時北斗科技團隊的壓力有多大!與此同時,中國與歐盟在2004年10月9日簽署伽利略計劃技術合作協定,接下來幾年國家投入2.3億歐元的資金;但却在伽利略計劃中感受到被排斥。國家因而被迫自行研發北斗二代與伽利略定位系統競爭,終在2012年年底完成14顆衛星發射組網,建成由地球同步軌道、傾斜同步軌道和中圓軌道衛星構成的北斗二號系統;北斗二號系統在相容北斗一號系統技術基礎上,增加無源定位的體制,為亞太地區用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。

 

建設服務全球的北斗三號衛星導航系統於2009年啟動;從2017年底開始,北斗三號系統建設進入高密度發射。截至2018年12月,北斗系統在軌工作衛星共33顆,包含15顆北斗二號衛星和18顆北斗三號衛星。北斗三號系統繼承北斗有源和無源服務兩種技術,能為全球用戶提供基本導航、全球短報文通信、國際搜救服務,中國及周邊地區使用者還可享有區域短報文通信、星基增強、精密單點定位等服務。中國自行研製的北斗衛星導航系統,由空間段、地面段和使用者段三部分組成,是繼美國GPS、俄羅斯GLONASS後的第三個成熟的全球衛星導航系統。隨著北斗系統建設和服務能力的發展,相關產品廣泛應用於交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理資訊、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域。

 

中國秉持「中國的北斗,世界的北斗」的理念,服務「一帶一路」建設發展,積極推進北斗衛星導航系統的國際合作。中國民航局於2015年成立北斗衛星導航系統國際標準化與民航應用工作領導小組,推進政策研究、規劃制定、技術標準研製、產品研發與應用。北斗與其他衛星導航系統攜手,與各個國家、地區和國際組織一起推動全球衛星導航事業發展,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。北斗三號最後一顆全球組網衛星於2020年6月23日在西昌升空,國家用長征三號乙運載火箭發射北斗系統第55顆導航衛星,至此北斗三號全球衛星導航系統部署比原計劃提前半年完成。基於北斗的導航服務被電子商務、移動智慧終端機製造、位置服務等廠商採用,已廣泛進入中國大眾消費、共用經濟和民生領域,深刻改變著國人的生產生活方式。

 

2020年8月21日 (幫港出聲)