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　　2010年1月17日凌晨，北斗二號衛星導航系統的第三顆衛星成功發(fā)射。此前，第一、二顆北斗二號衛星分別于2007年4月和2009年4月發(fā)射。衛星發(fā)射間隔越來(lái)越短，預示著(zhù)北斗二號進(jìn)入了加速組網(wǎng)階段。

　　衛星導航系統是一種以衛星為導航臺的無(wú)線(xiàn)電導航系統，除了能夠提供眾人熟知的米級的高精度位置信息外，還能夠為用戶(hù)提供優(yōu)于0.1米／秒的高精度速度信息和優(yōu)于50納秒的高精度時(shí)間信息。普通用戶(hù)只需要一次性付出幾百元人民幣購買(mǎi)一臺衛星導航終端，就可以在任意時(shí)間、任意可接收衛星信號的地點(diǎn)免費獲得自身的位置、速度和時(shí)間等信息。

　　由于眾多突出優(yōu)點(diǎn)，衛星導航已成為實(shí)現高精度、全天時(shí)、全天候、陸�？仗煲惑w、導航定位授時(shí)的最佳手段，廣泛應用于經(jīng)濟社會(huì )和國防安全的各個(gè)領(lǐng)域。

　　在經(jīng)濟領(lǐng)域，衛星導航為通信、電力、金融等國家經(jīng)濟基礎行業(yè)提供低成本、高精度的時(shí)間同步，為交通運輸、商業(yè)物流、建筑工程、漁業(yè)生產(chǎn)、礦藏開(kāi)發(fā)、資源普查、災害監測、公共安全、生命救助、個(gè)人移動(dòng)電話(huà)定位、競技體育等各行各業(yè)提供高精度定位、測速服務(wù)。衛星導航已成為繼移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)第三個(gè)重要的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。

　　在國防領(lǐng)域，衛星導航已成為建設信息化軍隊、打贏(yíng)信息化戰爭的重要基礎和保證，在聯(lián)合作戰指揮、戰場(chǎng)態(tài)勢感知、軍事載體及人員引導與定位、精確打擊、情報偵察、戰場(chǎng)目標屬性識別等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。衛星導航已成為軍事戰斗力的有機組成部分和作戰效能倍增器。

　　今后20年衛星導航發(fā)展的趨勢

　　在目前GPS系統取得了廣泛而成功應用的基礎上，美國于1999年提出了GPS現代化計劃，對GPS進(jìn)行全面改進(jìn)。其改進(jìn)的動(dòng)力來(lái)源于導航戰能力嚴重不足、應用需求不斷提高和多個(gè)衛星導航系統之間的競爭加劇。其中提升導航戰能力是最主要和最根本的出發(fā)點(diǎn)。此后，意在全面恢復和提升GLONASS的GLONASS優(yōu)先發(fā)展計劃、建設中的Galileo等，均提出了與GPS現代化計劃相似的發(fā)展目標。上述改進(jìn)或建設中的衛星導航系統代表了今后20年衛星導航發(fā)展的趨勢，它們的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：

　　首先，系統性能進(jìn)一步提升。提升的主要目標包括提高定位授時(shí)精度、提升弱信號接收能力、增強完好性等。

　　其次，導航戰能力大幅度增強。1997年,美軍針對GPS在使用過(guò)程中會(huì )受敵方干擾的情況，最早提出了導航戰概念，即“在復雜電子環(huán)境中，使己方部隊有效地利用衛星導航系統，同時(shí)阻止對方使用該系統”。美軍的這一理論是在單一的GPS導航系統背景下提出的，在多系統并存的背景下，導航戰的概念和理論體系也在不斷深化。

　　最后，在國家PNT體系結構的框架下發(fā)展衛星導航系統。為解決目前導航手段眾多但缺乏一體化定位導航授時(shí)(PNT)體系結構指導的問(wèn)題，美國國防部和運輸部于2006年聯(lián)合發(fā)起了一項國家PNT體系結構研究。該項研究的目的是制定一個(gè)全面的國家層面的PNT體系結構，到2025年前后為美國提供更加有效和高效的PNT能力，并為現存的各種導航系統和服務(wù)探索一條漸進(jìn)的發(fā)展道路。

　　這一研究體現出，美國已開(kāi)始從高于衛星導航系統的角度綜合考慮所有可能的PNT手段，并從整體優(yōu)化的角度規劃美國的國家PNT體系結構。這是衛星導航發(fā)展到一定階段的必然要求，將對衛星導航系統的發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。

　　北斗二號系統擁有自己的亮點(diǎn)

　　衛星導航系統作為國家安全與經(jīng)濟社會(huì )的核心基礎設施，決不能依賴(lài)國外系統。我國衛星導航系統的建設分了三步走。第一步，北斗一號系統，已于2003年建成并投入運營(yíng)；第二步，北斗二號區域系統，于2004年啟動(dòng)，預計2012年建成；第三步，覆蓋全球、高精度的北斗二號全球系統，預計2020年建成。

　　已建成的北斗一號系統由兩顆地球靜止衛星、地面控制系統和用戶(hù)終端等三部分組成，又稱(chēng)為“雙星定位系統”。其用戶(hù)終端定位時(shí)需要發(fā)射定位申請信號，由位于北京的地面中心站解算出用戶(hù)位置，再通過(guò)衛星傳送給用戶(hù)。除了定位功能外，北斗一號還具有獨特的衛星短消息通信功能，兩個(gè)北斗用戶(hù)哪怕相距遙遠高山阻隔，只要都能看見(jiàn)北斗衛星，就能夠在1秒內實(shí)現短消息通信。

　　北斗一號系統的建立，打破了美國和俄羅斯在這一領(lǐng)域的壟斷地位，使我國成為世界上第三個(gè)擁有自主衛星導航系統的國家。

　　北斗一號系統已連續穩定運行6年多，在部隊邊防巡邏、作戰指揮、訓練演習、后勤保障、搶險救災等軍事活動(dòng)中發(fā)揮了重要作用，如在2008年汶川抗震救災中，北斗一號導航系統就發(fā)揮了獨特的優(yōu)勢。此外，北斗一號系統在漁政漁業(yè)、水文監測、森林防火等方面也得到了成功應用。

　　受工作原理限制，北斗一號工作區域局限于我國及周邊地區，只能為中低動(dòng)態(tài)用戶(hù)提供定位服務(wù)，不具備測速功能，不能滿(mǎn)足精確制導的需要。尚不能滿(mǎn)足我國國防建設和國民經(jīng)濟建設長(cháng)期發(fā)展的需求。

　　北斗二號系統包括區域和全球兩個(gè)發(fā)展階段，全球系統相對區域系統除了覆蓋范圍擴大外，其定位精度、導航戰能力均有顯著(zhù)提升。它們的定位原理和GPS、GLONASS、Galileo完全相同，用戶(hù)終端無(wú)須發(fā)射信號，僅需要同時(shí)接收四顆以上的衛星信號，即可解算出自身的位置。與此同時(shí)，北斗二號還保留并加強了北斗一號的短報文通信功能，這也是北斗二號不同于GPS、GLONASS、Galileo的一大特色。北斗二號建成之后將與GPS、GLONASS和Galileo系統并列成為四大全球衛星導航系統。

　　在應用方面，由于定位原理相同，精度相當，GPS目前所涉及的軍民各種應用領(lǐng)域，北斗二號同樣可以勝任。此外，強化后的短消息通信功能將成為北斗二號相對其他系統的一大亮點(diǎn)。

　　北斗系統發(fā)展面臨的挑戰

　　我國衛星導航系統的建設起步與美俄相比晚了約20年。經(jīng)過(guò)十多年的努力，我國在技術(shù)上取得了長(cháng)足的進(jìn)步，系統建設和應用也取得了一系列成果，具備了全球系統建設的能力，但我們更應清醒地認識到我們所存在的不足和面臨著(zhù)的挑戰：

　　第一，需大力強化北斗二號的導航戰能力。北斗二號加速組網(wǎng)，將全面解決我國在衛星導航定位領(lǐng)域的有無(wú)問(wèn)題。但軍事導航系統的建設決不能滿(mǎn)足于僅僅解決有無(wú)，還必須具備強對抗環(huán)境下的生存能力。要在未來(lái)導航對抗條件下立于不敗之地，必須進(jìn)一步加快導航戰理論方法研究與工程實(shí)踐的步伐。

　　第二，要高度重視國家基礎產(chǎn)業(yè)的導航定位授時(shí)安全問(wèn)題。我國的衛星導航應用近年來(lái)發(fā)展迅速，但是絕大多數應用都是建立在美國的GPS基礎之上。通信、電力、金融、交通等經(jīng)濟基礎性行業(yè)廣泛依賴(lài)GPS進(jìn)行授時(shí)，多個(gè)城市曾出現過(guò)GPS信號中斷后移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )癱瘓的嚴重事件。即使將來(lái)改用北斗系統進(jìn)行授時(shí)，也只是擺脫了對GPS的依賴(lài)性，并沒(méi)有從根本上解決易受電磁干擾這一衛星導航系統固有的脆弱性問(wèn)題。因此，經(jīng)濟基礎領(lǐng)域同樣需要采用抗干擾設備或系統冗余備份等策略來(lái)提高其運行的安全穩定性。

　　第三，應加強自主創(chuàng )新，占領(lǐng)導航產(chǎn)業(yè)鏈上游。目前，GPS已占領(lǐng)中國衛星導航民用市場(chǎng)99%的份額，伽利略系統也瞄準了中國巨大的市場(chǎng)，北斗系統的應用面臨著(zhù)在夾縫中求生存的狀況。北斗二號民用信號是公開(kāi)信號，北斗二號導航終端的技術(shù)與GPS終端技術(shù)相似度很高，如果不能在導航終端和導航應用上掌握核心技術(shù)，我們仍然將處于導航終端產(chǎn)業(yè)鏈的下游。

　　綜上所述，北斗二號衛星導航系統的加速組網(wǎng)，仍然還是我國衛星導航事業(yè)的起步。推動(dòng)我國北斗衛星導航事業(yè)的快速發(fā)展，為我國國防安全與經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展發(fā)揮重要作用，任重而道遠。(莊釗文 王飛雪）