北斗卫星导航系统的建设现状与发展

北斗系统已全面服务于交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,融入电力、金融、通信等基础设施,广泛进入大众消费、经济享受和民生领域,深刻改变着人们的生产生活方式,产生了显著的经济效益和社会效益。据统计,我国卫星导航与位置服务业总产值自10年以来年均增长20%以上,2019年达到3450亿元,2020年有望突破4000亿元。

2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统建成开通仪式在人民大会堂举行。这意味着中国自建、独立运营的全球卫星导航系统全面建成并开放,中国北斗进入了高质量服务全球、造福人类的新时代。

从创造性地提出“双星定位”的构想,绘制“三步走”的发展蓝图,到在卫星导航频段即将到期的最后时刻完成首次卫星发射,拿到进入全球卫星导航系统俱乐部的“入场券”,再到两年多时间内用30颗卫星高密度发射18,完成全球组网,创造了全球卫星导航系统组网发射的新纪录...

26年来,几代北斗人持续奋斗,数十万建设者汇聚一堂,举手之劳,一次次刷新科技强国的“中国速度”,展示自主创新的“中国精度”,展示开放包容的“中国气度”。

北斗全球服务信号在看不见的时空里传播。整个世界星星点点,世界人民的手指和人生旅程,真正有了“中国北斗”的指引和陪伴。

建立一个全球卫星导航系统

提供一个新的范例

由于起步晚,基础薄弱,西方国家曾一度认为不可能在中国独立建设世界一流的卫星导航系统。

20世纪90年代,美国GPS和俄罗斯GLONASS已经完成全球联网,牢牢占据先发优势,实现了“一步建成世界”。此时国际形势复杂多变,让中国越来越意识到拥有自己的卫星导航系统对维护国家安全、促进经济社会发展有多么重要。

建设之初,曾有人问:美国GPS和俄罗斯GLONASS建设打下了好榜样,北斗系统是模仿复制的。这不是很简单吗?然而,这显然不是一个开卷命题。当时的国情要求中国走一条不寻常的道路。

中国北斗人探索出了符合中国国情的“三步走”战略,走出了一条从无到有、从有到优、从主动到被动、从区域到全球的中国特色发展道路,也为世界卫星导航贡献了一条新的发展道路。

1983,“两弹一星”创始人之一、“863计划”倡导者之一的陈芳允院士创造性地提出了“双星定位”的思想。这种方案可以用最小的星座、最少的投入、最短的周期实现“从无到有”。

后来,“两弹一星”创始人、北斗系统工程首任总设计师孙家栋院士进一步组织研究,提出了“三步走”发展战略,决定先建设实验系统,再建设区域系统,最后建设全球系统。

北斗一号实验系统于2000年建成,使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年建成北斗二号区域系统,服务亚太地区。2020年,建成北斗三号全球系统,开通全球服务。

北斗系统用20多年的时间完成了其他全球卫星导航系统40多年的发展,成为继美国GPS和俄国GLONASS之后的第三个全球卫星导航系统,处于世界先进水平。

与其他采用单轨道星座的全球卫星导航系统相比,北斗系统独树一帜,选择走混合星座的特色发展道路。

北斗二号系统充分继承了北斗一号系统利用静止轨道卫星实现区域导航定位的成功经验,在国际上首创了以静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星为骨干、中圆轨道卫星为辅的混合星座。

北斗系统高级顾问、原项目副总设计师李祖宏表示,对于区域卫星导航系统来说,这种“混搭”组合可以用最少的卫星数量达到最佳的覆盖效果,这一点已经得到国际认可。

北斗三号系统继承和发展了“混合星座”,创造性地实现和应用了全星座“星间链路”新概念,构建了由中圆轨道24颗卫星、地球静止轨道3颗卫星和倾斜地球同步轨道3颗卫星组成的全球卫星导航系统,为全球卫星导航系统建设提供了新范式。

强大的核心竞争力在于自主创新。

关键核心技术是用钱买不来的,自主创新的过程注定是艰辛的。在20多年的建设过程中,面对没有自己的原子钟和导航芯片实现全球服务、全球站建设困难等问题,北斗人走出了一条自主创新、追求极致的发展道路。

北斗一号系统解决了导航卫星最基本的问题,如太阳能电池板的供电和配电,实现了核心产品的国产化。

北斗二号系统在国际上率先提出高中轨道混合星座新体制,攻克了以高精度星上原子钟为代表的多项关键技术。

北斗三号系统攻克了具有自主知识产权的星间链路、自主定轨等关键技术,建立了国产部件从研制、验证到应用的工作体系,实现了北斗导航卫星及关键部件单机国产化率100%。

可以说,北斗系统的核心竞争力在于强大的自主创新系统能力和国家系统优势,在创新中发展,在发展中提升。