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专访“北斗之父”、中国科学院院士孙家栋:中国发展北斗导航不排斥GPS

21世纪经济报道2017-09-04 14:36:43

摘要: 时间、空间信息是国民经济不可或缺的基础设施,中国必须掌握自主可控的卫星导航技术。

  8月31日下午,在广州无线电集团主办的新一代信息产业论坛上,年近九旬的中国科学院院士孙家栋提前离场。现场数百名北斗导航技术工程师集体起立,用持续数分钟的掌声欢送这位老人。

  从“东方红”卫星开始,中国航天事业的每一次大发展,几乎都有着孙家栋的身影。这位中国人造卫星和深空探测技术的主要开创者,备受航天从业者的敬重。卫星导航是孙家栋近十年的主攻领域之一。短短十余年,中国的北斗导航系统实现从无到有,并投入产业化。孙家栋因其贡献被誉为“北斗之父”。

  时间进入2017年下半年,全球卫星导航格局风云涌动,中国按计划开启覆盖全球的“北斗三号”工程,日本、印度等国也加紧了区域性导航卫星的发射。就在过去的8月份,中国和俄罗斯进行了卫星导航系统的联合在轨试验,跨出合作的重要一步。

  论坛间隙,21世纪经济报道记者就当前卫星导航热点问题,专访了孙家栋。孙家栋强调,时间、空间信息是国民经济不可或缺的基础设施,中国必须掌握自主可控的卫星导航技术。在自主可控的基础上,中国的北斗导航技术需要探索和GPS等其它卫星导航系统的兼容和互相操作,以增加定位精度和服务质量,以推动地面应用的发展。

  中国为什么要研制北斗卫星导航系统?

  孙家栋:卫星导航、通信、遥感是航天技术运用的三个主要领域。在人们日常生活和国民经济建设当中,总需要不断地问“在哪里”、“什么时间”两个问题,人类90%以上的信息都与时间、空间相关。卫星导航技术的作用就是给人类提供时间坐标和空间坐标。时空信息深入到人类生产生活的各个领域,跟用水用电一样不可或缺,是国民经济的重要基础设施。就像停水停电影响城市生活一样,卫星导航服务一旦失效,国家的经济运行就要受到很大的影响。在日常的运作中,天上的卫星也有可能出现这样那样的毛病,影响到地面的导航服务。因而,中国需要掌握自主、独立、可控的卫星导航技术。

  目前,美国的GPS系统研发较早,已经覆盖了全球。但许多国家已看到了自主可控的问题,除中国外,俄罗斯、欧盟都在搭建全球性卫星导航系统,形成了卫星导航的“四大家族”。日本、印度也加紧搭建自己的区域性卫星系统。(记者注:近日,日本成功发射第三颗导航卫星“引路”3号;印度亦试图发射全球定位卫星IRNSS-1H,以替代在轨的一颗故障卫星,但发射失败。)

  必须要强调的是,要独立自主掌握卫星导航技术是有很大的难度的。中国的航天事业起步很早,但为什么直到(上世纪)90年代才开始搞卫星导航?这是因为卫星导航系统网络庞大,需要技术的积累。一旦建起来以后,用户量是相当大的,别说停机,瞬间的使用效率不好都不行。不仅仅是建起来就完事了,要不断地发展。这需要付出上千亿的经济代价,也体现了国家的决心。

  2012年,我国区域性的“北斗二号”完成卫星组网,目前正在搭建全球覆盖的“北斗三号”。

  按照计划,“北斗三号”卫星的发射采取“一箭双星”的办法。今年下半年发射3-4次,对应的卫星数目就是6-8颗。我国航天系统有很严格的质量把关制度。“北斗三号”的卫星研制生产工作都按照计划在正常运行。我在想,卫星的生产一步一步走来,今年有可能保持三次以上的发射的。

  从8月初开始,中国和俄罗斯专家进行了两国导航卫星的联合在轨试验,用两周时间研究评估北斗和格洛纳斯系统沿“丝绸之路经济带”的导航条件。如何评价这次中俄合作试验对中国北斗产业、对全球卫星导航格局的影响?

  孙家栋:在逐步建立自主的卫星导航系统后,我国还要回答一个问题,就是对GPS、其它卫星导航系统要有什么样的态度。

  总的思想是“兼容”,是不排斥。卫星导航产业发展的关键,在于地面技术的应用。世界各大卫星导航系统都很重视地面应用。对地面应用来说,信息数据量越大,处理精度就越高;信息来源越多可靠性就越强。比较理想的情况是,信息源中有自主可控的,地面导航设备平时接收多种信息源,实现高精度定位服务;一旦某颗卫星因正常调试或工作故障而出现错误信号,导航设备能够第一时间剔除错误信号,保障正常工作;如果遭遇特殊情况,自主可控的信息源也能保障基本的时空信息服务。

  这次中俄合作试验,主要是要测试北斗和格洛纳斯两个系统的兼容和互相操控问题。实际上,GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略四大平台的交流还是比较紧密的。这四个导航系统在轨卫星加起来,(几年后)将达到120颗左右。这也意味着许多国家上空,同时有20-30颗卫星。如果这四个系统能很好地兼容,可想而知地面应用设备的定位质量将精准到什么程度。卫星的兼容,涉及频谱、轨道的协调,相当于商量你走这条车道、我走那条车道,目前协调起来难度还不是很大;但互相操作显得有些复杂,与独立自主有一定冲突,不太容易协调。

  具体到中俄专家的联合试验,技术交流对中国和俄罗斯都有好处。相比较而言,中国的电子元器件发展比俄罗斯走得前一些;而俄罗斯有着很强的航天科技基础,又是横跨亚欧大陆的大国,中俄合作可以让北斗系统掌握更多的地面基站信号源,从而提高导航的精度。这对我国推广“一带一路”倡议、服务“一带一路”沿线国家是比较有利的。我国正在搞覆盖全球的“北斗三号”工程,服务“一带一路”沿线国家将是未来我国北斗导航系统发展的主要方向之一。

[责任编辑:李盈]
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