北斗：悄然改變我們生活

提要：2013年開始，北斗將正式向亞太用戶提供免費(fèi)的無源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。這標(biāo)志著我國(guó)北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)即將建成，正式迎來了北斗導(dǎo)航時(shí)代

北京時(shí)間2012年10月25日23時(shí)33分，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭劃破夜空，成功地將中國(guó)第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。

這是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星，它將與先期發(fā)射的15顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，形成覆蓋亞太大部分地區(qū)的服務(wù)能力。根據(jù)計(jì)劃，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將于2013年初向亞太大部分地區(qū)提供正式服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于提高我國(guó)的國(guó)際地位、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、保障國(guó)家安全等許多方面，無疑都具有十分重大的意義。但是，對(duì)于老百姓來說，北斗距離我們的生活是遠(yuǎn)還是近？其影響又有幾何呢？

具有特殊意義

從定義上來說，衛(wèi)星導(dǎo)航是利用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號(hào)，求出載體相對(duì)衛(wèi)星的位置，再根據(jù)已知的衛(wèi)星相對(duì)地面的位置，計(jì)算并確定載體在地球上的位置的技術(shù)。簡(jiǎn)單地說，就是利用天上的衛(wèi)星，準(zhǔn)確地知道地球上某地某物的位置。就我們的生活而言，常用的百度地圖、駕駛路線導(dǎo)航、大眾點(diǎn)評(píng)的美食定位等等都是基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。

對(duì)于古代皇帝來說，管理疆土可不是一件容易的事情，就算有日行千里的寶馬通風(fēng)報(bào)信，但是廣袤疆土上發(fā)生的大小事情還是很難及時(shí)傳達(dá)到皇帝那里，并及時(shí)進(jìn)行處理和回復(fù)。但是現(xiàn)在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，就讓我們可以隨時(shí)知道世界另一端發(fā)生的事情了。

全球第一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由美國(guó)建立，在1967年開始民用。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概念的提出已有30年，但衛(wèi)星導(dǎo)航全球性大眾化民用剛剛開始，真正應(yīng)用只有十來年。

通常衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用市場(chǎng)可以分為三大方面：專業(yè)市場(chǎng)、批量市場(chǎng)和安防市場(chǎng)。而有很多應(yīng)用是和我們生活息息相關(guān)的，比如徒步旅行者、野外工作人員和戶外活動(dòng)者現(xiàn)在常應(yīng)用袋式GPS定位器，配上電子地圖，可以在草原、大漠、鄉(xiāng)間、山野或無人區(qū)內(nèi)找到自己的目的地。還有城市中車輛的監(jiān)控管理、汽車導(dǎo)航與信息服務(wù)、行駛路線規(guī)劃等都是日常生活中的應(yīng)用。再比如，我們現(xiàn)在使用的車載報(bào)警裝置、車載防盜裝置、車載導(dǎo)航裝置等等，都使用了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

也許有人要問：現(xiàn)在我們出門用手機(jī)搜地區(qū)、搜路線這么方便，已經(jīng)有可以使用的系統(tǒng)了，為什么還要花大力氣研究北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)呢？

殊不知，雖然現(xiàn)在的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用上已經(jīng)成熟，但使用的都是外國(guó)的技術(shù)和設(shè)備，在中國(guó)國(guó)內(nèi)導(dǎo)航市場(chǎng)，美國(guó)的GPS更是占據(jù)了95%以上的市場(chǎng)份額。而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），是繼美全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)于提高我國(guó)的國(guó)際地位，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，保障國(guó)家安全等許多方面，都具有十分重大和特殊的意義。

短短8年時(shí)間，中國(guó)完成了16顆導(dǎo)航衛(wèi)星密集發(fā)射的壯舉。經(jīng)過一段時(shí)間組網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行后，系統(tǒng)將具備穩(wěn)定連續(xù)地覆蓋包括中國(guó)在內(nèi)的絕大部分亞太地區(qū)的服務(wù)能力，為用戶提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)以及短報(bào)文通信等服務(wù)。

應(yīng)用十分廣泛

在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)加緊布網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)，北斗應(yīng)用及其產(chǎn)業(yè)化步伐也在加快推進(jìn)。而這些應(yīng)用已經(jīng)在某些方面便利了我們的生活。經(jīng)過多年發(fā)展，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已應(yīng)用到交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)測(cè)繪、工程勘測(cè)、資源調(diào)查、地震監(jiān)測(cè)、公共安全與應(yīng)急管理等眾多國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，在應(yīng)急救災(zāi)中也發(fā)揮了重要作用。

像我們出門旅行、乘坐交通工具的時(shí)候，已經(jīng)不知不覺地享受到基于北斗系統(tǒng)的“公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)控系統(tǒng)”、“港口高精度實(shí)時(shí)定位調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)”等應(yīng)用的便利。新出的多家公司的多款汽車也已經(jīng)配備了北斗便攜式、嵌入式車載終端，完善汽車電子與導(dǎo)航系統(tǒng)。比如廣東基于北斗的公務(wù)車輛管理服務(wù)示范，為公務(wù)用車監(jiān)管提供了新的途徑，也取得了明顯的效益。

北斗的授時(shí)功能目前已經(jīng)在科學(xué)、金融和電力及通信中得到應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)生活提供有力的支撐。比如，金融的貿(mào)易都要有時(shí)間點(diǎn)，錯(cuò)了時(shí)間點(diǎn)，可能原來是賺的，后來就虧了。所以，公眾利用我們國(guó)家掌控的精準(zhǔn)的金融時(shí)間，也是保障經(jīng)濟(jì)投資的途徑之一。

北斗的定位和通信功能，在漁業(yè)、森林防火、水域及海洋信息監(jiān)測(cè)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。

觀察者可以實(shí)時(shí)看到千里之外海上漁船的精確動(dòng)態(tài)位置，正是得益于北斗系統(tǒng)自主研發(fā)的“船舶安全保障集中監(jiān)控管理平臺(tái)”和安裝在漁船上的北斗船載終端，它們也是北斗系通在海洋漁業(yè)精心打造“船聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用模式的核心。在漁業(yè)上面利用北斗系統(tǒng)的定位來尋找將要到某個(gè)點(diǎn)的魚群，漁船和魚群交會(huì)就可以捕到大量的魚。漁民通過漁船上安裝的北斗導(dǎo)航儀，不僅可以知道漁船的行進(jìn)航線以及周圍漁場(chǎng)的位置，還可以發(fā)送短信與陸地上的漁船管理部門聯(lián)系，一旦遇到臺(tái)風(fēng)或患疾病需要求救時(shí)，一條短信就可以實(shí)現(xiàn)。

不僅在日常的經(jīng)濟(jì)生活中，北斗系統(tǒng)在救災(zāi)過程中也發(fā)揮了特別重要的作用。在汶川和舟曲地震災(zāi)區(qū)，當(dāng)時(shí)的救災(zāi)人員就是用北斗接收機(jī)來進(jìn)行救災(zāi)的。因?yàn)楸倍酚卸ㄎ缓吞赜械亩虉?bào)文通信功能，可以及時(shí)把位置報(bào)給救災(zāi)指揮部，而當(dāng)?shù)卦跒?zāi)害的情況下，作為生命線的通信設(shè)施已經(jīng)完全被破壞，唯一有用的就是北斗系統(tǒng)。

另外，現(xiàn)在還開發(fā)了基于北斗的森林防火系統(tǒng)，在防火車上裝了具有通信功能的北斗定位接收機(jī)，可以引導(dǎo)車輛和消防人員到火災(zāi)點(diǎn)救災(zāi)，或者進(jìn)行一些人員的調(diào)度指揮。

未來生活受益

2013年上半年，北斗將正式向亞太用戶提供免費(fèi)的無源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，范圍覆蓋東至日本、西至印度東部、南到澳大利亞、北至蒙古國(guó)的區(qū)域。這標(biāo)志著我國(guó)北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)即將建成，正式迎來了北斗導(dǎo)航時(shí)代。

在此背景下，北斗將會(huì)怎樣改變我們的生活呢？

首先，現(xiàn)在我們使用GPS所帶來的便利，使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也一樣能夠?qū)崿F(xiàn)。

其次，北斗將會(huì)為我們帶來這樣的未來智能交通：繁忙的城市中，車輛在智能交通網(wǎng)絡(luò)的指揮下迅速而有序地穿梭移動(dòng)，即便是盲人，也能自如地駕駛，實(shí)現(xiàn)零交通事故率；未來汽車具有了感知能力，車與車之間、車與建筑物之間，以及車與城市基礎(chǔ)設(shè)施之間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，隨時(shí)隨地獲得即時(shí)資訊，做出與交通出行有關(guān)的明智決定；智能的車聯(lián)網(wǎng)，甚至可以幫助司機(jī)訂票、尋找停車場(chǎng)，以及自己找到充電站完成充電。

車聯(lián)網(wǎng)的意義還遠(yuǎn)不止于此。城市的應(yīng)急救援和行業(yè)車輛運(yùn)行監(jiān)控，同樣是智能交通發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，不但可以提高商用車的運(yùn)營(yíng)效率，更可以增強(qiáng)危險(xiǎn)車輛的監(jiān)管力度。

這些構(gòu)想都不是科幻電影中的情節(jié)，而是20年以后可能實(shí)現(xiàn)的生活，是將無線通信、衛(wèi)星導(dǎo)航及傳感技術(shù)聯(lián)姻重新定義的智能交通。這些將會(huì)依賴北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的使用打破GPS在我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的壟斷地位，以及顯著降低導(dǎo)航地圖和動(dòng)態(tài)交通信息服務(wù)公司的成本。

如果說智能交通離我們還很遠(yuǎn)，那么，以導(dǎo)航定位基礎(chǔ)服務(wù)為核心的創(chuàng)新服務(wù)產(chǎn)業(yè)將在近幾年融入百姓生活。

未來幾年，上海市民將率先可以借助智能手機(jī)的出租車呼叫系統(tǒng)，搜索并對(duì)接附近的出租車；此外，公交電子站牌、特殊人群健康預(yù)警等項(xiàng)目也在研制中；通過衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)生的位置服務(wù)到2012年底，導(dǎo)航精度能達(dá)到10米左右；完全建成時(shí)，定位精度能達(dá)到厘米。

甚至，重慶將提供的基于北斗的車載導(dǎo)航，可精確到1～2毫米。同時(shí)，人們關(guān)心的客運(yùn)班車、旅游包車、長(zhǎng)途危險(xiǎn)品運(yùn)輸車，在運(yùn)輸過程中的監(jiān)管和服務(wù)問題也將得到有效解決，可以提高監(jiān)管效率，減少道路交通事故，保障出行安全。

衛(wèi)星導(dǎo)航定位與位置服務(wù)離我們并不遙遠(yuǎn)。北斗，正在悄然改變我們的生活……

（來源：工人日?qǐng)?bào)）

延伸閱讀

衛(wèi)星定位基本原理

以GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)為例，24顆GPS衛(wèi)星在離地面2萬200千米的高空上，以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。

由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測(cè)中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置（X，Y，Z）?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。

事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)政策（2000年5月1日取消），使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS（DGPS）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺(tái)）進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差GPS，定位精度可提高到5米。