北斗三號開通：定位地球每一厘米

李想俁

6月23日，陜西漢中市，無人機駕駛員操控多旋翼無人機在略陽縣境內(nèi)的寶成鐵路王家沱至樂素河區(qū)間K227+210m處起飛，借助北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，對Ⅰ級防洪點危巖山體進行視頻和圖片數(shù)據(jù)采集。圖/中新

7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)在人民大會堂舉行了隆重的開通儀式，成為當天刷屏的大事件。很多人不禁會問，與現(xiàn)在世界上已有的那些導航系統(tǒng)相比，北斗到底有什么不同？可以先來看一個案例：今年7月6日，湖南省常德市石門縣雷家山發(fā)生了該縣近70年來規(guī)模最大的山體滑坡，造成省道部分路段損毀、一個小型電站毀壞、5棟房屋垮塌，但在山體滑坡前，所有人員都已經(jīng)被成功轉(zhuǎn)移，沒有人員傷亡。

此次人員的安全轉(zhuǎn)移，正得益于北斗衛(wèi)星的高精度地災監(jiān)測預警系統(tǒng)提前“通風報信”。石門縣在雷家山地災隱患點安裝了該系統(tǒng)，共有11個監(jiān)測點位。6月24日，石門縣接到系統(tǒng)發(fā)出的地質(zhì)災害橙色預警，馬上轉(zhuǎn)移安置了危險區(qū)6戶20名村民。7月6日下午山體滑坡發(fā)生前，當?shù)赜旨皶r轉(zhuǎn)移了疑似危險區(qū)的8戶13位村民。

告訴別人“我在哪，在干什么”

這只是北斗導航系統(tǒng)的牛刀小試。作為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)中的后來者，北斗系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)的定位、導航、授時功能外，還擁有特色服務。例如北斗系統(tǒng)的短報文通信功能，開創(chuàng)了通信導航一體化的獨特服務模式。

根據(jù)中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告》，中國從1980年代啟動的衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略分“三步走”：2000 年底，建成北斗一號系統(tǒng)，向中國提供服務;2012 年底，建成北斗二號系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務;2020 年，建成北斗三號系統(tǒng)，向全球提供服務。計劃到2035年，以北斗系統(tǒng)為核心，建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

作為中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)“三步走”戰(zhàn)略的最后一步，北斗三號與北斗二號相比，不是簡單地迭代更新，而是巨大的歷史性跨越。比如前面提到的短報文通信功能，相較于其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)僅能進行無源定位，只能告訴用戶“我在哪”，北斗系統(tǒng)還能告訴別人“在干什么”。當遇到地震、海上遇險時，在其他通信手段失效的情況下，北斗短報文通信可以成為傳遞求救信息、拯救生命的最后保險索。

在全面兼容北斗二號系統(tǒng)短報文通信服務的基礎上，北斗三號的區(qū)域短報文發(fā)送能力從單次120漢字提高到1000漢字，支持用戶數(shù)量從50萬提高到1200萬，而且能實現(xiàn)40漢字的全球短報文通信。用戶遇到突發(fā)情況時無需字斟句酌，足以將情節(jié)一次性說清楚，還可發(fā)送圖片等信息，應用場景更為豐富。

“只受人類想象力的限制”

據(jù)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)官網(wǎng)介紹，北斗系統(tǒng)的應用已經(jīng)遍及了交通運輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信授時、電力調(diào)度、救災減災、公共安全等領(lǐng)域。而基于北斗系統(tǒng)的導航服務也已被電子商務、移動智能終端制造、位置服務等廠商采用，廣泛進入中國大眾消費、共享經(jīng)濟和民生領(lǐng)域，應用的新模式、新業(yè)態(tài)、新經(jīng)濟不斷涌現(xiàn)，深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式。

地質(zhì)災害具有極強的隱蔽性、突發(fā)性和破壞性，因此“預警”成為重中之重。僅今年以來，基于北斗的地災監(jiān)測系統(tǒng)就已在湖南省寧鄉(xiāng)市、望城區(qū)等地多次成功預警災害險情。據(jù)了解，精確定位是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的“看家本領(lǐng)”?；谶@一功能，北斗系統(tǒng)可對山體、水庫、河流的形變、位移等進行24小時實時監(jiān)測，通過變形值智能評估其安全狀況，并對可能發(fā)生的滑坡、沉降、裂縫、水庫遇險、河流水位暴漲等險情進行預警。

在北斗衛(wèi)星高精度地災監(jiān)測預警系統(tǒng)的幫助下，位于龍門山地質(zhì)斷裂帶、地質(zhì)災害頻發(fā)的四川綿陽市已連續(xù)9年未出現(xiàn)地質(zhì)災害導致的傷亡。

此外，北斗的應用還體現(xiàn)在共享經(jīng)濟、物聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛等新領(lǐng)域。交通運輸業(yè)是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的最大用戶之一。北斗廣泛應用于重點運輸過程監(jiān)控、公路基礎設施安全監(jiān)控、港口高精度實時調(diào)度監(jiān)控等領(lǐng)域。據(jù)《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告》，截至 2019 年12月，國內(nèi)超過 650萬輛營運車輛、4萬輛郵政和快遞車輛，36個中心城市約 8萬輛公交車已應用北斗系統(tǒng)，建成全球最大的營運車輛動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)。國內(nèi)多家電子商務企業(yè)的物流貨車及配送員也都使用了北斗車載終端和手環(huán)，實現(xiàn)了車、人、貨信息的實時調(diào)度。近年來，中國道路運輸重特大事故發(fā)生起數(shù)和死亡失蹤人數(shù)均下降了50%。

在水上交通方面，北斗系統(tǒng)也將作出重要貢獻。3200余座內(nèi)河導航設施、2900余座海上導航設施已應用北斗系統(tǒng)。在“智慧長江”的建設中，有關(guān)部門計劃完成長江航務系統(tǒng)近800艘公務船、2000艘社會船舶單北斗船載終端安裝和基于北斗的內(nèi)河遇險報警管理系統(tǒng)、航運信息公共服務系統(tǒng)建設工作。

在農(nóng)機具領(lǐng)域，無人駕駛的播種機、插秧機成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的“黑科技”。基于北斗定位功能，播種機、插秧機沿預設路線自行作業(yè)。在北斗系統(tǒng)的高精度定位支持下，每千米偏差不超過2厘米，每畝地出苗率能提高10%。

據(jù)統(tǒng)計，目前全國基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)已有超過2萬臺套，節(jié)約50%的用工成本;基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機作業(yè)監(jiān)管平臺和物聯(lián)網(wǎng)平臺為10萬余臺套農(nóng)機設備提供服務，極大提高了作業(yè)管理效率。

一如北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程首任總設計師孫家棟院士所言，“北斗的應用只受人類想象力的限制”。北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的正式開通，將會讓北斗的身影走進更多與人們生活息息相關(guān)的各個領(lǐng)域。