北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在即：明年進(jìn)入手機(jī)領(lǐng)域？ - 全文

　　日前，兩院院士、武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實驗室主任李德仁，接受專訪時表示：“我國***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將在明年作為應(yīng)用進(jìn)入個人手機(jī)?！睋?jù)介紹，***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自2012年12月27日正式向亞太區(qū)域提供服務(wù)以來，系統(tǒng)性能表現(xiàn)穩(wěn)定，定位精度穩(wěn)步提高，社會認(rèn)知度和影響大大增加。

　　李德仁院士說：“***的導(dǎo)航精度已達(dá)到1米左右，可以定位汽車的車道?！?/p>

　　李德仁院士介紹，我國現(xiàn)已發(fā)射了16顆***衛(wèi)星，其中有14顆在工作，主要覆蓋亞太區(qū)域，要全球覆蓋需要至少30顆衛(wèi)星。到2020年左右，***衛(wèi)星構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)將覆蓋全球。

　　“***系統(tǒng)每天維持的費(fèi)用就高達(dá)2000萬元人民幣，不用起來，不產(chǎn)生效益，就是巨大的浪費(fèi)。所以我們要加緊產(chǎn)業(yè)開發(fā)?！崩畹氯试菏空f，“我們一方面要開發(fā)***民用市場，另一方面，也會向其他國家出售衛(wèi)星數(shù)據(jù)來盈利?！?/p>

　　據(jù)統(tǒng)計，全球衛(wèi)星數(shù)據(jù)市場一年交易額達(dá)3000億美元，而中國參與交易的收益不到1億。

　　李德仁院士介紹，目前***衛(wèi)星接收器已經(jīng)進(jìn)入市場，放在車上就可以導(dǎo)航，可以做各種測量、勘測，***衛(wèi)星導(dǎo)航的民用開發(fā)，正在全國多個城市“破題”。

　　據(jù)介紹。無錫作為交通運(yùn)輸部***導(dǎo)航系統(tǒng)民用示范工程的示范城市，今年將在旅游包車、三類以上班線客車、危險品運(yùn)輸車、重型載貨汽車及半掛牽引車上首批安裝1000臺***導(dǎo)航系統(tǒng)，目前安裝工作已經(jīng)完成。

　　李德仁院士表示，國產(chǎn)衛(wèi)星的地球空間信息產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)式增長。

　　細(xì)數(shù)***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

?

　　***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中國正在實施 的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，縮寫為BDS［1-2］，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2011年12月27日起提供連續(xù)導(dǎo)航定位與授時服務(wù)。

　　***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站。用戶端由***用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。

　　中國此前已成功發(fā)射四顆***導(dǎo)航試驗衛(wèi)星和十六顆***導(dǎo)航衛(wèi)星（其中，***-1A已經(jīng)結(jié)束任務(wù)），將在系統(tǒng)組網(wǎng)和試驗基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是建成獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠覆蓋全球的導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟(jì)社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

　　該系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)并兼具短報文通信能力。［3］中國以后生產(chǎn)定位服務(wù)設(shè)備的產(chǎn)商，都將會提供對GPS和***系統(tǒng)的支持，會提高定位的精確度。而***系統(tǒng)特有的短報文服務(wù)功能將收費(fèi)，這個功能的實用性還有待觀察。

　　系統(tǒng)服務(wù)

　　***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位，導(dǎo)航和授時服務(wù)，包括開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種方式。開放服務(wù)是向全球免費(fèi)提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。授權(quán)服務(wù)是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶，提供定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。

　　***導(dǎo)航終端與GPS、“伽利略”和“格洛納斯”相比，優(yōu)勢在于短信服務(wù)和導(dǎo)航結(jié)合，增加了通訊功能； 全天候快速定位，極少的通信盲區(qū)，精度與GPS相當(dāng)。向全世界提供的服務(wù)都是免費(fèi)的，在提供無源定位導(dǎo)航和授時等服務(wù)時，用戶數(shù)量沒有限制，且與GPS兼容；特別適合集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控與管理，以及無依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用；獨(dú)特的中心節(jié)點(diǎn)式定位處理和指揮型用戶機(jī)設(shè)計，可同時解決“我在哪？”和“你在哪？”；自主系統(tǒng)，高強(qiáng)度加密設(shè)計，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用。

　　中國計劃2012年左右，“***”系統(tǒng)將覆蓋亞太地區(qū)，2020年左右覆蓋全球。我國正在實施***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，已成功發(fā)射十六顆***導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左右，系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時以及短報文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　實際應(yīng)用

　　軍用功能

　　“***”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的軍事功能與GPS類似，如：飛機(jī)、導(dǎo)彈、水面艦艇和潛艇的定位導(dǎo)航；彈道導(dǎo)彈機(jī)動發(fā)射車、自行火炮與多管火箭發(fā)射車等武器載具發(fā)射位置的快速定位，以縮短反應(yīng)時間；人員搜救、水上排雷定位等。

　　這項功能用在軍事上，意味著可主動進(jìn)行各級部隊的定位，也就是說大陸各級部隊一旦配備“***”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，除了可供自身定位導(dǎo)航外，高層指揮部也可隨時通過“***”系統(tǒng)掌握部隊位置，并傳遞相關(guān)命令，對任務(wù)的執(zhí)行有相當(dāng)大的助益。換言之，大陸可利用“***”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)執(zhí)行部隊指揮與管制及戰(zhàn)場管理。

　　民用功能

　　個人位置服務(wù)

　　當(dāng)你進(jìn)入不熟悉的地方時，你可以使用裝有***衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)或車載衛(wèi)星導(dǎo)航裝置找到你要走的路線。

　　氣象應(yīng)用

　　***導(dǎo)航衛(wèi)星氣象應(yīng)用的開展，可以促進(jìn)我國天氣分析和數(shù)值天氣預(yù)報、氣候變化監(jiān)測和預(yù)測，也可以提高空間天氣預(yù)警業(yè)務(wù)水平，提升我國氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力。

　　除此之外，***導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的氣象應(yīng)用對推動***導(dǎo)航衛(wèi)星創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)拓展也具有重要的影響。

　　道路交通管理

　　衛(wèi)星導(dǎo)航將有利于減緩交通阻塞，提升道路交通管理水平。通過在車輛上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，車輛的位置信息就能在幾秒鐘內(nèi)自動轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。這些位置信息可用于道路交通管理。

　　鐵路智能交通

　　衛(wèi)星導(dǎo)航將促進(jìn)傳統(tǒng)運(yùn)輸方式實現(xiàn)升級與轉(zhuǎn)型。例如，在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域，通過安裝衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，可極大縮短列車行駛間隔時間，降低運(yùn)輸成本，有效提高運(yùn)輸效率。未來，***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將提供高可靠、高精度的定位、測速、授時服務(wù)，促進(jìn)鐵路交通的現(xiàn)代化，實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)度向智能交通管理的轉(zhuǎn)型。

　　海運(yùn)和水運(yùn)

　　海運(yùn)和水運(yùn)是全世界最廣泛的運(yùn)輸方式之一，也是衛(wèi)星導(dǎo)航最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。目前在世界各大洋和江河湖泊行駛的各類船舶大多都安裝了衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，使海上和水路運(yùn)輸更為高效和安全。***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將在任何天氣條件下，為水上航行船舶提供導(dǎo)航定位和安全保障。同時，***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特有的短報文通信功能將支持各種新型服務(wù)的開發(fā)。

　　航空運(yùn)輸

　　當(dāng)飛機(jī)在機(jī)場跑道著陸時，最基本的要求是確保飛機(jī)相互間的安全距離。利用衛(wèi)星導(dǎo)航精確定位與測速的優(yōu)勢，可實時確定飛機(jī)的瞬時位置，有效減小飛機(jī)之間的安全距離，甚至在大霧天氣情況下，可以實現(xiàn)自動盲降，極大提高飛行安全和機(jī)場運(yùn)營效率。通過將***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的有效結(jié)合，將為航空運(yùn)輸提供更多的安全保障。

　　應(yīng)急救援

　　衛(wèi)星導(dǎo)航已廣泛用于沙漠、山區(qū)、海洋等人煙稀少地區(qū)的搜索救援。在發(fā)生地震、洪災(zāi)等重大災(zāi)害時，救援成功的關(guān)鍵在于及時了解災(zāi)情并迅速到達(dá)救援地點(diǎn)。***衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除導(dǎo)航定位外，還具備短報文通信功能，通過衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備可及時報告所處位置和受災(zāi)情況，有效縮短救援搜尋時間，提高搶險救災(zāi)時效，大大減少人民生命財產(chǎn)損失。

　　工作過程

　　首先由中心控制系統(tǒng)向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播。用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問信號，并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應(yīng)信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制 系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)接收并解調(diào)用戶發(fā)來的信號，然后根據(jù)用戶的申請服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。 對定位申請，中心控制系統(tǒng)測出兩個時間延遲：即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號，經(jīng)某一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)用戶，用戶發(fā)出定位響應(yīng)信號，經(jīng)同一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲；和從中心控制發(fā)出詢問信號，經(jīng)上述同一衛(wèi)星到達(dá)用戶，用戶發(fā)出響應(yīng)信號，經(jīng)另一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的，因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離，以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和，從而知道用戶處于一個以第一顆衛(wèi)星為球心的一個球面，和以兩顆衛(wèi)星為焦點(diǎn)的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統(tǒng)從存儲在計算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶處于某一與地球基準(zhǔn)橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統(tǒng)可最終計算出用戶所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這個坐標(biāo)經(jīng)加密由出站信號發(fā)送給用戶。

　　四大功能

　　短報文通信：***系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息。

　　可以達(dá)到一次傳送達(dá)120個漢字的信息。在遠(yuǎn)洋航行中有重要的應(yīng)用價值。

　　精密授時：***系統(tǒng)具有精密授時功能，可向用戶提供20ns-100ns時間同步精度。

　　定位精度：水平精度100米（1σ），設(shè)立標(biāo)校站之后為20米（類似差分狀態(tài)）。工作頻率：2491.75MHz。

　　系統(tǒng)容納的最大用戶數(shù)：540000戶/小時