中国“北斗”开始在太空“编网”

  2010年8月1日清晨5点30分，中国“长征”系列运载火箭“长征三号甲”将第5颗“北斗”导航卫星（COMPASS-I1）送入太空预定轨道。这也是继今年1月17日、6月2日之后发射成功的第3颗导航系统组网卫星。

  按照计划，今年还将有2颗“北斗”导航卫星奔往太空。导航卫星的密集发射与陆续到位，且间隔越来越短，意味着中国“北斗”系统日臻成熟，扩网建设已驶入“快车道”。

  “北斗”卫星导航系统分“三步走”。“第一步”已经到达目标——从2000年至2003年，中国成功发射了3颗“北斗”卫星，建立起完善的导航试验系统，成为继美国(GPS)、俄罗斯（GLONASS)之后世界上第3个拥有自主卫星导航系统的国家。“第二步”则属组网阶段，要在2012年左右完成3种轨道10余颗卫星的发射，将首先提供覆盖亚太地区的定位、导航、授时（time service）等方面的服务。“第三步”到2020年左右，建成有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的“北斗”卫星导航系统，形成全球“无源定位”(passive locating)服务能力。 与GPS和GLONASS均为“无源定位”不同，“北斗”起初采用的是“有源定位”，即对全用户位置的计算并非在卫星上进行，而是于地面中心站完成，也不直接从卫星上接收信号，而需要地面控制中心站把卫星信号“转送”给终端用户。2003年，“北斗一号”卫星导航系统正式开通，在国际上首次实现区域性卫星导航，覆盖中国本土及周边。它以“小系统”积累经验，进行技术攻关，随后慢慢地发展35颗卫星构成的“大网络”，实现全球覆盖。

  “和GPS等系统相比，‘北斗一号’能够在很快的时间内用较少的经费建成，并集中服务于‘核心区域’，是十分符合中国国情的一个卫星导航系统。”其总设计师——中国工程院院士、中国空间技术研究院范本尧研究员表示。

  如今，“北斗”正频繁出现在国防建设和经济社会的所有的领域，在测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多方面得到普遍应用与显著效益，并经受了实战检验与考验。

  2008年5月12日下午，8.O级强烈地震摧毁了四川汶川的全部通讯设施．一时间这里成为信息孤岛。当晚22时左右，首批武警官兵到达重灾区，使用“北斗一号”民用级终端设备发出了第一束生命急救电波，并连夜陆续把灾情数据实时、准确地发给救灾指挥部。“地震发生后，‘北斗’定位系统在救灾初期担负起绝大部分通讯任务．发挥了无法替代的作用。”北斗一号卫星导航定位服务商北京神州天鸿科技有限公司市场部经理王永亮和记者说，在灾区通信没有完全修复、信息传送不畅的情况下，救援部队紧急配备的1000多台“北斗一号”终端机，实现了各点位之间、点位与指挥部之间的直线联络。

  在这支携带着“北斗一号”终端机的“神秘部队”进入汶川“信息孤岛”不久，位于北京的卫星导航定位指控中心便监测到了他们的行踪。“北斗”是双向的，既能够让用户清楚自己所处的位置，又可以让别人明白用户的位置——不仅定位“我在哪儿”，还能知道“你在哪儿”。范院士举例，“如果出租汽车公司把车撒在外面（甚至全国范围），装上GPS的车辆能够直接进行定位，可老板却看不到车在哪儿；而装上我们的‘北斗’系统，他就能看到公司所有车辆在国内的具置，以及过去一段时间以来它们的行驶轨迹，便于了解与及时调度。”

  “北斗一号”具备一项GPS和GLONASS所没有的功能——通信：用户与用户、用户与中心控制管理系统间均可发短信（一次可传输120个字符左右），尤其是在手机信号覆盖不到的边远地区、沙漠或海上。在汶川，救援部队就随时通过“北斗一号”终端机以短信的方式向总部报告、申请具体救援物资。

  2007年4月14日，第一颗‘北斗二号’卫星发射成功，2010和2011年两年是其密集发射期。它们完全兼容“北斗一代”功能，并较之在用户容量、服务区域、动态性能等方面进一步提升，同时能有很大成效避免遭受电磁干扰和攻击，实现无源定位，能够精确到“厘米”的尺度以内（曾经，“北斗一号”的精确度在10米之内）。

  “‘北斗’业已进入全球导航卫星系统（GNSS），变成全球4大系统（包括美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧洲Galileo）之一，也标志着中国卫星导航产业进入新的发展阶段。”中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲在前不久召开的“第8届全球定位系统应用与位置服务产业高质量发展论坛”上指出。

  “北斗”系统主要具备3大功能，除了定位、通讯外，也包括精密授时。时间作为基本单元，已成为测量距离的最准确要素，换句话说，高精度授时是准确定位的基础。对于一个正在迈入信息社会的现代化大国而言，导航定位和授时系统至为重要。精密授时在通信、电力、控制等工业和国防领域存在广泛和重要的应用；智能化交通运输系统的建立和数字地球的实现需要它的支持；现代通信网和电力网建设也日益增强着对精度时间和频率的依赖。

  在国内外不少专家眼里，目前公开使用的高精度授时领域中，“北斗”系统略胜GPS一筹。它分为“单向”和“双向”授时，前者的精度为100纳秒（nanosecond，1纳秒=1秒的1/10亿），后者的精度为20纳秒，这是目前国际授时精度最高的。

  据了解，“北斗”系统在单向授时模式下，用户机不需要与地面中心站进行交互，只需接收导航电文信号，自主获得本地时间与“北斗”标准时间的钟差，实现时间同步；双向授时模式下，用户机与中心站进行交互，向中心站发射定时申请信号，由中心站来计算用户机的时差，再通过出站信号经卫星转发给用户，用户按此时间调整本地时钟与标准时间信号对齐。

  随着“北斗一号”卫星导航系统的开通运行和第二代系统的加紧建设，通过自主技术建立时间频率系统的条件已初步成熟。在专家看来，今年1月开始的一系列“北斗”卫星的成功发射，还标志着“北斗”导航定位系统在高精度授时与信息反馈监控技术上能进入商业运营。

  而在2009年11月，中国国家信息中心、国家卫星导航信息服务中心举行“北斗”导航民用开发合作签约仪式，双方就使用中国完全自主产权的中国标准时间网络授时系统、全面实现国家政务外网时间采用“北斗”卫星统一发布授时等事宜达成一致。

  据中国公安部技术局介绍，现在“金融黑客”常常利用计算机终端和服务器时间产生的微小时滞——仅需短短的2秒，操纵股票在市场上买卖的金额的涨跌，使大量资金从股民手中涌入这些“金融黑客”的账户。而公司能够将“北斗”授时的原子钟嵌入金融交易系统的主机与各地子机，以切实保证各地实时接收到各类金融讯息。

  8月8日凌晨，一场罕见的特大山洪泥石流咆哮着冲向素有“藏乡江南”之称的舟曲县城。顷刻间，昔日祥和秀美的山中小城满目疮痍。

  三大国家级新区的建立，不仅是为中国经济发展打造新的发动机，更是为中国的改革设立新的试验区，探索新领域，建立新制度，积累新经验。