三问中国北斗
中国青年报·中青在线记者 邱晨辉 通讯员 庞丹
“在哪里”“怎么过去”“多久才能到”，是日常出行绕不开的问题，而现代人类的选择，往往是将这些问题抛给远在外太空的高科技——卫星。过去，不少人就已经习惯了其中一个名为GPS的美国造的卫星导航系统。
如今，属于中国人的全球卫星导航系统正大步走来。11月5日晚，北斗三号第一颗、第二颗卫星从中国西昌成功飞天，这是北斗系统中全球组网卫星的首发星，中国卫星导航的全球组网大幕由此正式拉开。
11月5日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第24颗、第25颗北斗导航卫星，开启北斗卫星导航系统全球组网新时代。中新社发 王玉磊 摄
随之而来的是几个疑问：作为给全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施，中国的全球卫星导航系统一旦建成，其性能究竟如何，能否和GPS一决雌雄？其寿命又几何，能否供人类连续可靠地使用？此外，其兼容性如何，能否让人们在包括GPS、北斗在内的多个导航系统之间顺利切换？中国青年报·中青在线记者就此采访了相关专家。
精度与GPS媲美，可满足共享单车电子围栏的需求
按照中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军的说法，北斗三号的性能在北斗二号的基础上，提升了1~2倍的定位精度，达到2.5米~5米的水平，建成后的北斗全球导航系统将为民用用户免费提供约10米精度的定位服务、0.2米/秒的测速服务。
“这样的精度，将与美国GPS相媲美”，谢军说。他举了个形象的例子，当前人们使用的共享单车，就可以用高精度定位功能提供“电子围栏”技术进行管理。
此外，北斗三号导航系统以其高精度定位的优势，可以向用户提供精密测量测绘数据，谢军说，“测量地震后建筑物的下沉变化，几毫米的下沉，都逃不过北斗的‘法眼’”。
谢军告诉记者，早在北斗二号正式提供“亚太区域”导航服务前，我国就开始了北斗三号“全球范围”导航系统的论证研制工作，并在设计之初，就把目标放在尚未发射的第三代GPS导航卫星，以及欧洲伽利略导航系统的设计指标上。
值得一提的是，如今已在轨运行的北斗导航卫星，分布在中圆轨道、地球静止轨道和同步倾斜地球轨道上。
5日发射的北斗三号卫星，就分布在中圆轨道，在这里的卫星可以“游走”全球，这也是GPS等卫星导航系统使用的通用轨道。
谢军说，地球静止轨道一般是通信卫星使用，也因此，运行于该轨道的北斗卫星还可以发挥通信功能，具有短报文等特色功能。
“如果说GPS只能告诉用户什么时间、在什么地方，北斗系统还可以将用户的位置信息发送出去，让其他人可以知道用户的情况，这在一定程度上解决了‘何人、何事、何地’的问题”，谢军说，这正是中国北斗卫星导航系统的一大特色，靠北斗一个终端，就可以导航、通信兼备。
寿命10年以上，每次导航至少4颗北斗提供服务
当然，是设备就有“宕机”的时候。如果GPS系统发生故障，就好比我们被人蒙住了双眼，无法前行——这也是我国决定建设北斗导航全球定位系统的一个重要原因。
中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说，就像停水停电影响城市生活一样，卫星导航服务一旦中断，国家和社会的正常运行会受到很大影响，因此，对卫星导航的可靠性、连续性提出了苛刻的设计要求。
迟军说，北斗三号卫星的设计寿命达10年以上，这是国际导航卫星的先进水平，为卫星在轨服务的连续性、可靠性和稳定性提供了基础保证。
按照他的说法，作为一个系统工程，用户每次享受到北斗系统的服务，都必须保证有至少4颗卫星提供服务。
此外，北斗又是一个全球覆盖的系统，至少需要20余颗卫星同时提供稳定服务，这一特点决定了北斗系统对质量可靠性要求比单星更高，对产品可靠性的要求更苛刻。毕竟，北斗系统的最终使用者是成千上万的普通用户。
迟军说，也因此，北斗三号在卫星元器件的选择上，设置了更高的门槛，其次，卫星具有自主修复功能，采取了多种软件、硬件措施保证服务不中断，这些措施都将为大幅提高卫星的可靠性提供保证。
中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平也提到，北斗卫星全球导航系统采用多重可靠性“加固”措施，希望在最大限度上增强系统的保险系数。比如，系统建成后，“运行卫星数量大于服务必需卫星数”，即卫星有冗余；再如，每颗卫星都配备了多台铷原子钟，形成“双保险”一起提供服务，即单机双备份。
迟军以北斗二号为例，2012年北斗二号系统正式对亚太地区提供服务，从运行的连续性、定位的精准性和系统的可用性来看，系统运行状态良好。据他透露，“北斗全球系统非计划中断指标为每年0.4次，这也达到了国际先进水平”。
不回避和其他卫星导航系统“竞争”，为用户提供兼容选择
当然，在北斗系统迅速建设的同时，有一个问题无法回避，那就是该如何看待北斗和其他卫星导航系统的关系？
放眼全球，包括美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯格洛纳斯GLONASS，以及中国北斗在内的世界4大卫星导航系统，争奇斗艳。
迟军说，我国在启动北斗导航系统建设之初就给了回答，即“中国的北斗，世界的北斗”——它不仅为中国人民，同样也要为世界人民作出贡献。
这并非虚言，他说，北斗要与其他卫星导航系统相互兼容。具体到技术层面，即通过北斗兼容互操作技术，为用户能在终端上接收多个信号提供了基础，这就给用户提供了多种选择。
“北斗导航系统兼容、互操作的便利性将保证全球用户利益的最大化。”迟军说。
按照他的说法，一旦GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等系统都完全建成，全世界的导航卫星将达到100颗以上，这也就意味着全球用户可以接收到更多的可用卫星信号，实现各大系统兼容，将对全球用户产生极大的好处。
他还提到，加强与其他卫星导航系统间的沟通，推动卫星导航技术的兼容性应用，是发展卫星导航系统的重要课题。目前，我国正向航天强国迈进，我国北斗导航卫星系统将以面向全球、造福全人类的姿态，为祖国、为世界建设精品工程。
今天，中国北斗的宽广胸怀已经敞开，等待着世界的接纳。
本报西昌11月5日电
（原标题：三问中国北斗：精度如何？寿命多长？兼容性怎样？）
来源：http://www.chinanews.com/gn/2017/11-06/8369122.shtml
