解讀中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的未來

近日在上海舉行的第二屆中國衛(wèi)星導航學術(shù)年會，會聚了當今世界四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)的代表以及中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本衛(wèi)星導航系統(tǒng)主管部門的官員與頂尖專家，共同研討全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的未來發(fā)展，而中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)更成為關(guān)注的焦點。北斗未來還有哪些新的應(yīng)用？市場潛力幾何？中國的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)如何定位？在接受采訪時，中外科學家向《科學時報》記者解讀了“北斗”的未來。

“只有想不到的，沒有做不到的”

對于包括“北斗”在內(nèi)的衛(wèi)星導航技術(shù)的潛在應(yīng)用，有人曾這樣評價：“只有想不到的，沒有做不到的?！痹诘诙弥袊l(wèi)星導航學術(shù)年會上，中外專家用“超越想象力”呼應(yīng)了上述說法。對此，有“GPS之父”稱譽的美國斯坦福大學教授帕金森用一連串實例予以詮釋。“我們剛剛完成重力探測B衛(wèi)星的試驗。這項試驗旨在驗證愛因斯坦廣義相對論有關(guān)時空彎曲的理論?！?帕金森說。

根據(jù)愛因斯坦的理論，空間和時間交織在一起，形成一種“時空”四維結(jié)構(gòu)，而地球的質(zhì)量會在這種結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生“凹陷”?？茖W家們將一個高精度陀螺儀送上地球軌道，使它的一個旋轉(zhuǎn)軸指向一顆遙遠的恒星作為參考點。在沒有任何外力作用的情況下，這一旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)當永遠指向這一顆恒星。然而，如果空間是彎曲的，那么陀螺儀的指向會隨時間推移發(fā)生改變。通過GPS對這種改變進行精密檢測，科學家們發(fā)現(xiàn)地球周圍確實存在時空漩渦，其各項參數(shù)與愛因斯坦“時空彎曲”的預言完全相符。此外，帕金森還舉了這樣一個有趣的例子：“我們在一個農(nóng)場為拖拉機安裝GPS，將精密的自動化用于粗糙的土地作業(yè)。最初，農(nóng)民不理解，表示反對。結(jié)果，這項技術(shù)的運用使其年收入達到5億美元。”

據(jù)介紹，GPS還將用于高鐵，第一步是做到在其即將撞到人時發(fā)出警告，第二步將實現(xiàn)自動駕駛。在為汽車導航方面， GPS將與其他技術(shù)集成在一起，提醒司機何時減速，避免交通事故。除此之外，GPS還為波音737飛機進行著陸測試。

歐洲太空局伽利略運行和發(fā)展處官員海因認為，目前衛(wèi)星導航技術(shù)主要是定位、導航，然而作為其“副產(chǎn)品”的新功能還可用于監(jiān)測空間環(huán)境指標、預報天氣、監(jiān)控土壤溫度與濕度等，未來這些功能會成為常規(guī)的應(yīng)用范疇。

對于中國“北斗”體現(xiàn)的想象力與創(chuàng)造力，歐美同行表示肯定。海因驚訝“北斗”的發(fā)展速度。帕金森則對“北斗”的獨特創(chuàng)新――將通信與導航緊密結(jié)合表示肯定：“既能知道‘我在哪里’，又能知道‘你在哪里’，這種體驗是美妙的?！?/P>

據(jù)中國科學院院士楊元喜介紹，“北斗”將通信與導航、授時緊密結(jié)合，源自一種獨特設(shè)計，不僅可收發(fā)短信，且定位速度更快、授時更為精準――定位精度為10米，測速精度為0.2米/秒，授時精度為50納米/秒。

“世界四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)永遠是競爭態(tài)勢”

在此次年會上，《科學時報》記者獲悉，我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將按照三步走總體規(guī)劃分步實施：第一步，1994年啟動北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)建設(shè)，2000年形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，2004年啟動北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設(shè)，2012年形成區(qū)域無源服務(wù)能力；第三步，2020年北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)形成全球無源服務(wù)能力。

“世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)已成為經(jīng)濟社會發(fā)展不可或缺的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施”。中國“兩彈一星”功勛科學家、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程總設(shè)計師孫家棟院士認為，面對現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活對時間位置服務(wù)如此廣泛并充滿變革的需求，面對全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)日新月異的進步和各衛(wèi)星導航系統(tǒng)共同發(fā)展的愿景，參與衛(wèi)星導航學術(shù)活動的科學家承載著突破新科技、創(chuàng)造新服務(wù)、迎接新未來的責任。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程副總設(shè)計師譚述森告訴《科學時報》記者，目前世界上已建成和正在建設(shè)的4大衛(wèi)星導航系統(tǒng)分別為：美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的“伽利略”和中國的“北斗”。其中，美國GPS系統(tǒng)已于上個世紀80年代建成，其他幾個衛(wèi)星導航系統(tǒng)仍處于建設(shè)階段。我國是繼美俄之后第3個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

世界各衛(wèi)星導航系統(tǒng)間的兼容與互操作，是第二屆中國衛(wèi)星導航學術(shù)年會的熱點話題之一。美國與歐盟均表達了愿與中國“北斗”合作的意愿。海因在談及全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)的關(guān)系時表示，“合作大于競爭”。然而，在中國電子科技集團公司第22研究所研究員曹沖看來，美國的根本策略是要保持領(lǐng)先地位。它們一方面要通過合作了解競爭對手，另一方面要在合作中將其標準推向世界各地。而這也為中國提供了發(fā)展空間。

神舟飛船總設(shè)計師、中國工程院院士戚發(fā)軔向《科學時報》記者透露，神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器將于今年下半年發(fā)射，預實施中國首次空間交會對接任務(wù)，其中將有“北斗”的貢獻。
　　
戚發(fā)軔說，早在他擔任中國空間技術(shù)研究院副院長時，曾親歷一場“要不要建設(shè)我國自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)”的爭論。當時一種觀點認為，GPS已是一種成熟技術(shù)可“拿”來使用，我國資金有限，無須另行建設(shè)。最終，我國“863”計劃倡導人之一、著名航天專家陳芳允于1983年提出一種不同于GPS技術(shù)路線的雙星定位理論，用以解決在資金困難時期構(gòu)建衛(wèi)星導航系統(tǒng)的難題。1994年，我國啟動北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)建設(shè)。戚發(fā)軔認為，世界四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)將永遠是競爭的態(tài)勢，我國獨立、完整、可靠、自主地建立衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信念不能動搖。

“名副其實的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”

“全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的格局，正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，即從單一的GPS系統(tǒng)時代向多星座并存兼容的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)時代過渡?！辈軟_在接受《科學時報》記者采訪時透露，目前衛(wèi)星導航定位市場已演變?yōu)槊磕陜r值近千億美元的全球性產(chǎn)業(yè)鏈和戰(zhàn)略合作關(guān)系。據(jù)預測，我國國內(nèi)市場規(guī)模5年內(nèi)能夠達到1000億元，全球市場10年內(nèi)將達到3000億元以上。

曹沖認為，衛(wèi)星導航是名副其實的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具有高成長、高效益特點，是小投入、大產(chǎn)出的典型，具有可持續(xù)發(fā)展的強大潛力，生命期至少50年。據(jù)此，他特別指出，應(yīng)該把以“北斗”為核心的我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)支撐系統(tǒng)，納入國家整體戰(zhàn)略。他認為，我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在面臨的重大挑戰(zhàn)是，在面臨全球其他三大系統(tǒng)挑戰(zhàn)的同時，我國行業(yè)發(fā)展缺乏整體戰(zhàn)略研究?！拔磥硎紫刃枰鉀Q的問題就是行業(yè)戰(zhàn)略與國家戰(zhàn)略的對接?！辈軟_說。[!--empirenews.page--]

衛(wèi)星導航“十二五”三大任務(wù)

1.在衛(wèi)星導航國家政策方面，實現(xiàn)重大突破，全方位推進民用開放政策，形成國家級的系統(tǒng)管理體制機制、國家級基礎(chǔ)設(shè)施與平臺；

2.在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的論證過程中，實現(xiàn)全面突圍，成為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)核心之一，形成新時空泛在服務(wù)的產(chǎn)業(yè)支撐體系；

3.在產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、規(guī)范化發(fā)展中，實現(xiàn)根本轉(zhuǎn)變，以市場為導向、企業(yè)為主體、效益為目標，走“用產(chǎn)學研管”相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路，全方位推進“技術(shù)國際化、產(chǎn)品國產(chǎn)化、應(yīng)用大眾化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、市場全球化”進程，形成完整的產(chǎn)業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)鏈。

（北斗衛(wèi)星導航應(yīng)用示意圖）