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北斗突圍GPS“包圍圈”

2020-08-06  lindan9997
    7月31日,北斗三號全球衛星導航系統在人民大會堂宣布正式開通。8月3日,國務院新聞辦公室舉辦了和北斗相關的新聞發布會,北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其、總設計師楊長風等人,出席并解答了媒體的提問。從90年代投入試驗到現在完全落地,北斗衛星導航系統經歷了20余年的研發和技術攻關。

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    當前的國際形勢下,逆全球化潮流抬頭,大量成功出海的中國企業都遭到了海外敵對勢力的圍追阻截。新的背景環境下,采用自主研發技術的國產衛星定位系統,有了更加深遠更加振奮人心的意義。北斗工程的成功,意味著我們打破了國外的技術壟斷,并且具備了和其他定位系統一較高下的競爭實力,還推動了整體產業鏈的發展和進步。

    GPS好用,為什么還要北斗?

    北斗系統之前,全球主要的三大衛星定位系統分別為美國的GPS、蘇聯/俄羅斯的GLONASS和歐盟的Galileo。其中最為我們所熟知的自然是GPS(全球定位系統),它由美國政府研發,70年代開始研制、1994年全面建成。使用者只要有GPS接收芯片即可任意使用GPS服務,不需要任何授權。但出于安全考慮,美國將GPS信號區分為軍用和民用兩套標準。過去很長一段時間里,民用GPS的定位精度被人為限制在100米,實用性大打折扣。2000年以后,民用GPS定位限制被解除,但精度相比軍用標準依然有差距。

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    憑借著推出時間早、覆蓋率高和定位準等優勢,美國主導的GPS迅速在全球范圍內普及,甚至GPS一度成為衛星定位系統的代名詞。目前,汽車、智能手機、船舶等交通工具或智能設備,普遍都采用了GPS芯片。得益于先發優勢和產業鏈優勢,GPS芯片成本被攤薄,得到了設備廠商的青睞。

    GLONASS和Galileo的出現,很大程度上是出于打破GPS壟斷的考慮。各國政府主導的衛星定位系統,除了常見的民用領域外,核心功能依然是為軍事和國防安全服務。這種情況下,依賴完全被美國政府控制的GPS,自然是極為不理智的行為。90年代末的印巴戰爭中,美國切斷了兩國的GPS信號,讓雙方遭遇了巨大損失,同時也給其他國家敲響了警鐘。

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    對我國而言,在科技行業里,最核心的領域中,關鍵技術需要牢牢掌握在自己手中,尤其是涉及到國家安全的部分。最近幾年的貿易摩擦中,不少國產企業就遭遇了“無芯之痛”,在關鍵技術上被卡住了脖子。如果說過去的全球化浪潮中,還會有企業沉浸在“造不如買”的幻想中;那么,現在的國際形勢里,遭遇了挫折的國產廠商們,會更加堅定獨立自主的決心?;剡^頭來看,當初我們堅持在芯片行業持續投入、堅持研發自主衛星定位系統的戰略,無疑是明智和富有遠見的。

    躋身全球四大定位系統,北斗強在哪?

    如果你仔細查看過最近幾天的新聞報道,可以發現7月31日正式開通的是“北斗三號”。實際上,整個北斗衛星定位系統的從研發到落地,經歷了“北斗一號”“北斗二號”“北斗三號”三個階段,我國的衛星定位系統在這個過程中逐漸成熟和完善,最終形成完整的體系。

    2000年,兩顆北斗衛星成功發射并入軌,北斗一號落地。它的主要覆蓋范圍中國境內,同時也能兼顧東亞以及東南亞的大部分區域。當然,北斗一號也存在不少缺陷。例如它的定位精度只有20-100米,支持的用戶數量只有150個,實用性依然不夠。

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    但是,北斗一號依然意義重大。

    首先,它實現了我國衛星導航系統從無到有,從0到1的突破。其次,北斗一號在衛星定位系統中首創了主動發送消息的功能,讓衛星和個人用戶可以實現雙向通信,而這是其他衛星定位系統所不具備的。

    2010年左右,北斗二號工程在飛快進行。2010年到2012年,有14顆北斗衛星發射升空,分布在了近地球軌道、中地球軌道和靜止地球軌道。北斗二號的覆蓋區域增加到了南半球的部分亞太地區,定位精度也提升到了10米。北斗二號極大地增強了定位系統的實用性,不管是軍事領域還是民用市場,北斗都能站穩腳跟。

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    北斗三號則是一次更加全面的升級和短板補足。首先,衛星數量和覆蓋面積大幅度增加。2017年到2020年,有30顆北斗衛星升空;北斗三號實現了全球信號覆蓋,不再局限于原來的亞太地區,在地球上的任何一個區域,都能看到5顆以上的北斗衛星。至此,北斗真正成為名副其實的全球定位系統,具備了和GPS等對手分庭抗禮的實力。

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    其次,北斗三號實現了部件全國產化。根據官方給出的信息,從“一箭雙星”的火箭發射技術,到高精度的原子鐘等核心技術,均來自自主研發,衛星的核心部件,更是實現了100%的國產化率。接收端方面,北斗28nm定位芯片已經實現量產,22nm量產也準備待緒。

    中國境內,還專門為北斗定位系統組建了近3000個地面參考站,能夠給衛星提供額外的補充信息,讓定位更加準確?,F在,北斗定位的精度可以進一步提升到厘米甚至毫米級別。另外,北斗三號通過星間鏈路實現衛星之間的通訊協作,即使地面站全部失效也能長期正常運行,極大地增強了抗風險能力。

    總的來說,相比GPS,北斗的核心優勢有這么幾點:

    1、安全。北斗完全由我國自主研發建設,不管是國防還是民用領域,都牢牢掌握著著自主權。

    2、支持短報文通信。這是相比其他定位系統的獨家功能,雙向通信功能在救災等緊急情況下非常實用。

    3、三頻信號。作為對比,GPS是雙頻信號,北斗三頻信號能更好地消除高階電離層的延遲,增強數據預處理能力,提高定位效率。

    4、帶動國內產業鏈升級。北斗開辟出的新市場,可以推動國產芯片、導航等產業的出現和發展。根據業內專家的預測,北斗衛星導航市場2020年的產值有望突破4000億元。而北斗誕生之前,國內相關產業基本都是跟著GPS走的。

    你的手機,可能早就用上了北斗

    在談到自主研發的定位系統時,很容易把重心放在了軍事和國防安全上。其實,北斗和普通人的關系,并沒有我們想象得那么疏遠。以我們最常用的智能手機來說,絕大部分在國內銷售的產品,均已經加入了對北斗定位的支持。根據北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風透露的數據,70%的國內手機都能用北斗導航功能。

    拿安卓陣營來說,近年發布的新機,基本百分百支持北斗定位系統。以剛發布不久的紅米9A為例,雖然它是一款起售價不到500元的低端產品,但在定位系統上依然支持了GPS、Glonass和北斗。

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    此外,你可以在手機上安裝衛星軟件來監測設備連接的衛星或定位系統。以我在的廣州為例,小米MIX可以搜索到包括GPS、北斗在內的定位衛星。就普通用戶的使用體驗來說,支持更多的衛星定位系統,能夠應付更加復雜的定位環境,獲得更準的定位效果。

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    不過,需要說明的是,目前北斗官方沒有開發所謂的導航軟件,部分應用商店或第三方渠道中出現的打著北斗旗號的應用,大概率是山寨或流氓軟件?,F在大部分地圖或導航應用,在調用手機的定位功能時,都支持北斗系統。

    當然,除了軍事和手機,北斗能夠應用到的其他場景也非常廣闊,包括公共安全、救災減災、農林牧漁等領域。以種植業中的農藥噴灑為例,使用無人機作業可以大幅降低成本,但對衛星定位技術的高度依賴。得益于北斗提供的高精度定位技術,農藥噴灑可以大幅提升作業效率、減少浪費。而像遠洋捕魚等場景下,北斗系統除了可以提供基礎的定位功能外,還能通過獨特的報文系統給船只更有效的溝通機制,遇險也能更高效地搜救。

    甚至乎,北斗未來還有望和5??G結合。比如說,像商場、停車場等衛星定位的室內盲區,可以借助密集的5??G?基站來實現精準定位,做到室內地圖導航。

    小結

    經過20余年的奮戰,我國自主研發的北斗實現了從無到有、由弱變強,迅速崛起成為全球四大衛星定位系統之一。從大的方面來說,北斗的成功落地,對打破國外壟斷、捍衛國家安全有著重大的意義。從個人層面來看,北斗定位系統讓普通人的日常生活也更加便利,地圖、導航等場景下得到了更有力的技術支撐。對海外市場和用戶而言,北斗在衛星定位上提供了一個新選擇,更充分的競爭符合大多數人的相關利益。

    近年,我們面臨的國際形勢也并不平靜。逆全球化和貿易保護主義重新抬頭,最近TikTok被美國當局強制要求出售就是一個新鮮的例子。如果沒有北斗,繼續依賴于GPS,那么就難免避免受制于人的命運。無數的案例已經表明,這條路是行不通的。在新的復雜局勢下,北斗三號的全面落地,給了我們打了一針信心上的強心劑,前進的道路或許充滿曲折,但終究是光明的。

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