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【前沿讲座】徐颖讲述北斗导航系统的研制、应用与未来

  • 4月29日晚6点,中国科学院大学经济与管理学院在中关村校区组织了由中国科学院二代导航专项总体部导航技术研究室副主任徐颖研究员为广大师生带来的主题为“北斗卫星导航系统的研制、应用与未来”的前沿讲座。

    讲座开始,徐颖研究员引用《史记•天官书》中“斗为帝车,运于中央,临制四乡,分阴阳,建四时,均五行,移节度,定诸记,皆系于斗。”的古典授时定位理论介绍了北斗卫星定位系统的命名由来,并简述了人类导航技术从原始的地文导航、经由天文导航、地磁导航、无线电导航,直至今日发展到以人造卫星为导航台的导航技术的历史进程。就世界卫星导航技术的发展历程,徐颖研究员介绍了以二十世纪五六十年代美国“子午仪”系统为代表的第一代单星定位系统,并比较分析了作为第二代多星定位系统代表的美国GPS系统与苏联GLONASS系统的优劣。在此基础上,徐颖研究员结合海湾战争中卫星在精确制导中的成功应用,当代俄罗斯在经济困难情况下仍然保证GLONASS系统有4颗卫星同时运行等生动事例,以及我国在捍卫国家主权、国家安全的实践中总结出的经验教训指出:以精确制导为代表的军用卫星导航技术是信息化现代战争的灵魂,中国作为发展中的大国,必须拥有自主研发的卫星导航核心技术;同时卫星导航技术的建设投入高,对社会经济发展的推动作用也十分巨大,因此我国卫星导航建设,必须以符合国情,满足人民需求为根本原则。

    徐颖研究员介绍北斗卫星定位系统

    徐颖研究员详细介绍了我国北斗卫星导航系统建设工作的“三步走”总体计划:首先基于60年代以来我国卫星导航研究工作为基础,于1983年提出“双星快速定位系统”,即利用两颗地球静止轨道通信卫星,实现区域快速导航定位的设想,于1994年开始建设,并于新世纪初正式完成的双星导航系统,是第一代北斗卫星导航定位系统:北斗一号。该系统在国际上资源、技术上的重重封锁下成功研制、发射并组网运行,标志着中国成为继美、俄之后第三个拥有卫星导航系统自主研发能力的国家,并且在打破技术垄断的同时,双星快速定位系统的成功建立也标志着中国在这一领域迈入世界先进水平。由于北斗一号系统卫星数量不足、覆盖范围有限,并且作为有源应答式导航系统服务用户数量也有局限,随着国内经济、科研水平的不断进步与需求的发展变化,国家开始了三步走战略的第二歩:多卫星区域增强系统北斗二号的研发建设工作。北斗二号系统在空间设备、地面设备与用户终端设备建设的基本框架下,在许多领域都拥有开创性的成果:一方面在星座结构设计上,北斗二号系统从区域服务的基本需求出发,突破了GPS和GLONASS系统所建立的中圆轨道技术规范,开创性地建立“三轨一体”星座结构:北斗二号系统由5颗静止轨道卫星(GEO)和30颗非静止轨道卫星组成,30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中圆轨道卫星(MEO)和3颗倾斜轨道同步卫星(IGSO)组成,这样的组合在有限的资源投入基础上,将各种轨道卫星的性能优势发扬光大。另一方面,在卫星导航核心设备原子钟的研发上,我国科研人员艰苦攻关,成功开发了100%自主知识产权的,误差在10亿分之一秒的空间设备,达到世界领先水平,同时我国还在原子钟空间地面同步校准技术上大有建树,极大提高了北斗系统的精确度。随着三步走中前两部的完成,我国还计划在2020年建立第三代全球导航系统。

    徐颖研究员还和听众分享了北斗卫星定位系统的应用现状与前景,指出卫星导航在国家安全方面有全方位的作用,这不仅表现在军事领域,以精确制导为代表的一系列应用已经成为现代战争的灵魂,在民用领域中,通信功能应用于远洋渔业可以构筑领海安全网,形成国家主权的有力支撑;授时功能在电力供应、金融结算的关乎国计民生的重要行业核心领域展开应用,可以有效规避相关技术风险,维护我国经济安全;卫星导航的各类应用,在重大灾害等极端情况下也有利于保证人民的生命财产安全。徐颖研究员还通过中山市北斗产业基地建设的示例,向听众介绍了北斗在现代农业、气象预测、重点运输过程监控以及居民安保关爱等领域的巨大经济价值与广阔应用前景。徐颖研究员指出,在未来北斗系统将致力于“定位-导航-授时”(PNT)功能体系的建立完善,室内、地下、水下等信号盲区的扩展服务以及大型设备的芯片化等方向的发展建设,进一步使北斗系统成为满足国家发展需要的战略基础设施,成为强国富民的“大国重器”。

    讲座中,徐颖研究员也与听众们分享了北斗系统研发中经历的重重“艰难险阻”,与研发团队自强不息、刻苦攻关的心路历程,令听众们对这一伟大工程和奋斗在科研一线的工作者们肃然起敬。对于国际上诸如“某留学女生破解北斗信号”、“独角兽公司成功对北斗系统实施干扰”等言论,徐颖研究员也郑重指出:北斗系统本着开放兼容的态度,与其他卫星导航系统有广泛合作,而且民用领域的各类服务本就公开无需破解。而系统在军用领域拥有多种信号抗干扰及数据加密核心技术,此类传闻根本不足为惧。

    听众送上鲜花以表谢意

    两个小时的讲座临近尾声,徐颖研究员的精彩讲述无论是在科学知识上还是思维方式上都令听众们受益匪浅。听众们就相关问题踊跃提问,徐颖研究员耐心地为大家讲解、与大家交流。讲座圆满结束。

    责编 :宋超