北斗導航兩大優勢超美國GPS 一能力世界唯一
已成“國之重器” 四年內具有全球服務能力
2016年6月12日，第二十三顆北斗導航衞星發射成功。如今，北斗導航系統的服務覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區40億人口受益，其精度也與GPS相當。北斗導航衞星系統總設計師謝軍在接受記者採訪時表示，北斗衞星導航系統有無盡的潛力，隨着北斗系統2020年具有全球服務能力，其在開發與應用中將發揮更大的效益。“北斗是中國的北斗，更是世界的北斗。”在某種程度上，可以説北斗系統是中國在世界科技競爭中最具競爭力的代表。它同時也是“中國造”的品牌代言人。
文 廣州日報記者肖歡歡
2020年服務全球
記者：北斗導航的原理是什麼？
謝軍：熟悉GPS的人都知道，衞星導航實際上是通過測量衞星和地面站之間的距離以及確定它們之間的時鐘關係，來明確衞星的位置信息。在已知衞星的位置和時間信息之後，地面用户同時接收到四顆衞星的導航信號之後就可以解算出自己的位置，這就是衞星導航定位的原理。
記者：之前第八顆衞星發射成功後就可以導航定位，後來為何還要發射那麼多衞星?
謝軍：從導航衞星星座設計來講，主要考慮四個因素：覆蓋範圍、可用性、完好性、連續性。第八顆北斗導航衞星入軌後，從原理上來講，可實現全天24小時對區域範圍提供連續、穩定的服務能力。但為了提高整個星座的穩定性，需要增加一些衞星，這樣可使用户在同一時間內接收到更多的衞星信號，能夠更方便地計算出來自己的位置。另外，增加衞星數量還能提高終端用户導航定位的精度。
記者：導航系統的定位精度取決於哪些因素?
謝軍：定位精度是導航系統裏最重要的一項指標。定位精度與導航衞星、地面運控、用户終端都有密切關係。從技術上來講，這幾部分都存在着測量誤差和時鐘誤差，而且還有星曆誤差，大氣層、電離層影響，這些都是影響定位精度的重要因素。如果這些誤差修正得好，用户機的定位精度就高。當然，用户機的工作環境可能存在干擾，這也會影響定位精度。還有就是衞星星座的幾何構型，構型好對提高定位精度也是很重要的。
記者：我們的北斗導航系統“三步走”戰略如今進展如何？
謝軍：北斗導航系統設計的整體思路是先區域、後全球。採取“三步走”的發展戰略。第一步，建立北斗衞星雙星定位試驗系統，形成區域有源定位與導航服務能力;第二步，完成三種軌道十餘顆衞星的發射，建成區域導航系統，形成區域無源服務能力，向亞太地區提供定位、導航、授時以及短報文通信服務;第三步，建成由5顆靜止軌道衞星和30顆非靜止軌道衞星組成的覆蓋全球的北斗全球衞星導航系統，形成全球無源定位服務能力。
2012年，北斗衞星區域導航系統迎來從第十一顆到第十五顆5星密集發射期，其中，第十二、第十三顆衞星以及第十四、第十五顆衞星均為一箭雙星發射。2012年10月25日，第十六顆北斗導航衞星成功發射，北斗衞星區域導航系統完成了所有衞星發射任務。至此，北斗衞星區域導航系統空間段由分佈在不同軌道的14顆衞星組成星座，即5顆地球靜止軌道衞星、5顆傾斜地球同步軌道衞星和4顆中軌道衞星。中國全面完成區域導航系統建設，形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力。
目前，前兩步已實現，中國成為世界上第四個擁有自主衞星導航定位系統的國家。中國最新發射的兩顆北斗導航衞星與此前的北斗衞星相比有了重大突破，部件國產化率提高到98%，其“心臟”“慧腦”“鐵骨”等關鍵器部件全部為國產。到2020年，將完成35顆衞星發射組網，為全球用户提供服務。北斗導航精度與GPS相當記者：你之前也談到，我們的北斗導航系統提供的既有有源定位，也有無源定位，這是我們的一個特色？
謝軍：GPS現在所提供的服務叫無源定位。意思是，用户可以不用發射任何信號，就可以免費接收衞星的信號，實現對自己位置的定位。北斗系統提供的是兩種服務，一種就是跟GPS相同的，在區域範圍內可以讓用户免費的直接接收衞星信號，實現定位。另一種是有源定位，用户可以把自己的位置報告給其他的網絡或指揮控制中心，最終實現定位。有源定位在調度系統以及指揮系統上應用是非常廣泛的，它能實現地面快速定位，相關應用產業的指揮調度將變得更加容易，打個比方，就跟公共汽車的調度室一樣，你的位置我們能馬上知道，過去你那裏多長時間也算得到。這種有源定位是北斗的特色，從衞星導航發展的趨勢上來講，也是我們應該堅持的。北斗導航系統的目標之一就是在2020年建成有源導航定位、短報文功能。這是目前GPS等沒有的功能。短報文功能，是衞星定位終端和北斗衞星或北斗地面服務站之間能夠直接通過衞星信號進行雙向的信息傳遞，GPS只能單向傳遞。與第一代雙星系統相比，北斗衞星導航系統開始呈現出更多特點和優勢。
記者：我們的北斗導航系統衞星為何比GPS還多？
謝軍：相比美國GPS系統擁有的24顆衞星，北斗衞星導航系統要多出11顆衞星。因為它由空間段、地面段和用户段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衞星和 30顆非靜止軌道衞星。地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站，用户段包括北斗用户終端以及與其他衞星導航系統兼容的終端。我們的衞星比GPS多，是因為兩個系統的星座設計不同。
北斗是中國的也是世界的
記者：北斗導航和美國的GPS相比還有多大距離？
謝軍：衞星導航這個領域，美國確實是領先一步，它的GPS應該是在1994年就提供服務了，我國在1994年正式啓動北斗導航系統建設時，差不多比GPS導航系統晚了20年。這對我們來説是一個巨大的壓力，也是動力。我們2000年才駛入一個快車道。2004年的時候，我們只有有源定位這一個通道，所以用户數量很受限制。相對於GPS不受限制的用户數量，跟他們是沒法比的，可能連他們的萬分之一都不到。2012年年底，我們基本上能覆蓋亞太大部分地區，實現了在中國及周邊地區提供這個有源和無源服務，我們現在還處在一個快速發展時期。如今，在中國或中國周邊地區，我們跟GPS水平相當。
從應用的角度來講，應該説還不如GPS，但從精度上來講，已經和GPS相當。加上我們配套的地面增強系統，應該説現在精度是米級的，個別行業的一些企業已經做到了優於米級這樣的水平。當然，用户願意用北斗就用北斗，願意用GPS就用GPS，我相信由於北斗的一些特色，最後北斗的用户一定是會越來越多的。北斗是中國的北斗，也是世界的北斗。用北斗不擔心老人走丟
北斗導航系統與老百姓的生活密切相關。目前市場熱炒的“車聯網”、“可穿戴設備”、“物聯網”等概念都與北斗密不可分。以“可穿戴設備”為例，國內已有公司推出基於北斗衞星定位系統，與物聯網、無線通信技術等相關的產品。終端為老人提供一鍵通話、一鍵緊急求助、語音提醒及血壓、心電等醫療數據無線採集等應用。老人帶上終端產品後，將連上智能服務平台，家人可隨時瞭解老人的位置、身體狀況，並可以進行防護圈設置和語音提醒等，與醫護人員聯繫。
此外，北斗在自駕遊、探險遊等旅遊領域也有作為。對於登山愛好者來説，發生事故後，北斗定位服務可以保障其隨時獲得救援。
記者：現在美國有GPS，俄羅斯也有自己的衞星導航系統，歐洲也有自己的一套系統。有必要搞這麼多導航系統嗎？
謝軍：其實之前美國的專家也説過這個問題，他們説，世界上真的需要四大系統還是幾大系統嗎？每一個系統都需要20多顆衞星構成一個自己獨立的網，那麼四大系統將來肯定就是上百個導航衞星，有這種需求嗎？但後來我們發現，實際上各國有自己的一些特殊的要求，但最終受益的還是用户，他就可以選北斗也可以選用GPS，非常便利，精度也會非常高。由於有了兼容的基礎，用户的選擇更多，提供的服務也更多。
記者：用我們自己的系統更加安全？
謝軍：我們知道，任何一個系統設計，就包括現在網絡都有後門，你用別人的系統後門鑰匙在別人手裏掌握，我自己的系統我自己應該説是非常放心的。在2010年之前，我們有一些關鍵的元器件還是要依賴於國外的進口，比如像一些計算機的處理芯片，還有一些存儲器，大規模的集成電路。但之後，北斗衞星上的一些大的部件全部都是我們自己研發出來的，原子鐘也好，大功率放大器也好，還有一些精密的測量部件，全部都是我們國家的企業自己研發出來的。
記者：與GPS相比，北斗系統有哪些優勢？
謝軍：首先是兼容互操作。這將會給用户帶來很多好處，因為用户在同一時間內可以收到更多導航衞星的信息，解算自己的位置、速度、時間就更加方便，同時精度也更高。北斗系統做到與其他系統兼容後，你可以在北斗信號強的時候使用北斗，用GPS來幫助你修正，輔助提高導航服務精度。早在幾年前，不少企業已開始嘗試製造能接收北斗、GPS和格洛納斯系統的接收機了。全球四大衞星導航系統達成兼容互操作協議之後，系統間的兼容使用是完全沒有問題的。
其次，北斗導航系統的目標之一就是在2020年建成有源導航定位，短報文功能。這是目前格洛納斯、GPS等沒有的功能。
記者：北斗導航系統的應用前景如何？
謝軍：自2012年12月27日正式提供區域服務以來，北斗導航區域系統一直在連續、穩定、可靠運行，其服務覆蓋了全球1/3的陸地，使亞太地區40億人口受益，體現了中國的責任和地位。
北斗工程的實施帶動了我國衞星導航、測量、電子、元器件等技術的發展。在我國的交通、通信、電力、測繪、防災救災等領域得到了廣泛應用，帶動了產業轉型升級。具體到普通人的生活中，它可以為我國周邊地區提供連續穩定可靠的導航以及定位等服務，我們有很多系統、很多用户，在交通運輸領域、大地測繪以及農業、漁業應急救災指揮調度方面具有獨特的功能。
打個比方，老百姓每個人家裏車都是標配車載導航儀，就是衞星導航系統的應用範例，同時現在有一些休閒旅遊的指示的手錶，還有一些指示器也是利用我們衞星導航系統實現的。將來我們還將建成服務全球的導航系統，可以説，北斗衞星導航系統有着堅強的實力和無盡的潛力。