中國(guó)兩代北斗系統(tǒng)發(fā)展歷程：精度可超越GPS

　　截至目前，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)共發(fā)射了16顆衛(wèi)星，根據(jù)計(jì)劃，到2020年左右，中國(guó)將要發(fā)射30余顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的“三步走”是：2000年建成了衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，即“北斗一代”;2012年底，“二代”系統(tǒng)覆蓋了亞太地區(qū);根據(jù)規(guī)劃，第三步是在2020年左右，成為覆蓋全球的、性能更好的國(guó)產(chǎn)導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　北斗一代到北斗二代經(jīng)歷了從有源定位到無源定位的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后依然保留了“一代”引以為豪的通信功能，這使其能夠在公共通訊網(wǎng)絡(luò)中斷、沒有其他衛(wèi)星通訊的情況下，為用戶提供通信服務(wù)。不過在市場(chǎng)應(yīng)用上，這一特色似乎沒有顯示出太大的價(jià)值。

　　為了更易推廣，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不再顯得那么“獨(dú)特”，采用主流的無源定位技術(shù)的北斗二代，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的兼容與互操作，將成為發(fā)展方向。

　　“一個(gè)終端走遍天下”

　　劉少創(chuàng)是中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所的研究員，2012年開始參與新疆羅布泊地區(qū)野生駱駝的監(jiān)測(cè)與保護(hù)。他的工作內(nèi)容之一便是利用衛(wèi)星跟蹤定位技術(shù)，監(jiān)測(cè)野駱駝的運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　在對(duì)瀕危野生動(dòng)物的研究與保護(hù)中，使用衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)已較為常見。通過衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，科研工作者可以了解野生動(dòng)物的遷移路徑、生活習(xí)性，了解它們面臨的威脅，從而制定針對(duì)性的保護(hù)措施。

　　這也是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域之一，媒體曾經(jīng)報(bào)道，在對(duì)藏羚羊的研究和保護(hù)中，就使用了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　相對(duì)于一般的手機(jī)或車載導(dǎo)航，在跟蹤監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面，除了定位，還需要通信功能。“北斗一代本身是有通訊功能的。”劉少創(chuàng)曾經(jīng)考慮過使用北斗一代來跟蹤野駱駝。

　　從通訊功能這一點(diǎn)來講，北斗一代獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用史上最被稱道的事件是：汶川地震發(fā)生以后的幾天內(nèi)，北斗一代系統(tǒng)是災(zāi)區(qū)和外界聯(lián)系的唯一途徑。

　　這是源于北斗一代系統(tǒng)的雙向通信設(shè)計(jì)。所謂雙向通信，是指用戶與用戶、用戶與中心控制系統(tǒng)間可實(shí)現(xiàn)雙向簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信;而GPS只可進(jìn)行單向通信，即接收器只能被動(dòng)接受衛(wèi)星發(fā)來的信號(hào)，不能主動(dòng)發(fā)出信號(hào)。

　　據(jù)了解，之所以有這樣的差異，是因?yàn)楸倍芬淮?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/GPS">GPS等其他的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在定位原理上的不同。北斗一代采用有源定位技術(shù)，而GPS采用的是無源定位技術(shù)。簡(jiǎn)單地說，有源定位即終端需發(fā)射信號(hào)才能定位，無源定位即終端不發(fā)信號(hào)僅靠接收信號(hào)就能定位。

　　“有源定位和短報(bào)文特色服務(wù)”曾被北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的新聞發(fā)言人冉承其稱為北斗系統(tǒng)的“最大特色”。用冉承其的話說，“其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只是告訴你什么時(shí)間、在什么地方，而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了讓你自己知道在什么時(shí)間、什么地方之外，還可以將你的位置信息發(fā)送出去，使你想告知的其他人獲知你的情況，解決了何人、何事、何地的問題。”也就是說，“靠北斗一個(gè)終端就可以走遍天下。”

　　“野生動(dòng)物跟蹤、氣象、水文觀測(cè)都需要用到通訊功能，北斗就可以在這些領(lǐng)域發(fā)揮數(shù)據(jù)收集的作用。”劉少創(chuàng)告訴時(shí)代周報(bào)記者，北斗一代在氣象、水文監(jiān)測(cè)上已有較廣泛的應(yīng)用。

　　但是北斗的工作原理也為它的推廣帶來了問題，由于設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī)，從而在體積、重量、價(jià)格和功耗方面，北斗處于不利地位。

　　也正是因?yàn)楸倍芬淮?ldquo;個(gè)大、耗電量太大”，劉少創(chuàng)最終選擇給野生駱駝戴的跟蹤器，是由GPS定位模塊加上衛(wèi)星通信模塊組成的。他表示，至少目前，自己還沒有找到更合適的基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的跟蹤器產(chǎn)品。

　　無源定位的“二代”

　　“北斗一代”的正式名稱是“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)”。1994年，中國(guó)正式開始這一系統(tǒng)的研制，并在2000年發(fā)射了兩顆靜止軌道衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性的導(dǎo)航功能。北斗一代可實(shí)現(xiàn)的功能包括區(qū)域連續(xù)的導(dǎo)航定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)。

　　據(jù)了解，除了上文提到的弱點(diǎn)之外，北斗一代的雙向通信還帶來了用戶容量有限、定位精度不足、實(shí)時(shí)性較差等問題，有源定位技術(shù)也使得用戶在定位的同時(shí)無法保持無線電靜默，不利于軍事應(yīng)用。

　　“但是與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的投資要少得多，而且它還具有其他系統(tǒng)所不具備的位置報(bào)告和通信功能。因此，可以說北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)性能價(jià)格比較高的、具有中國(guó)特色的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。”北斗官方網(wǎng)站在介紹北斗一代時(shí)如是說。

　　“有源定位對(duì)接收器的功耗、性能要求相對(duì)要高。”武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心主任施闖對(duì)時(shí)代周報(bào)記者表示，從推廣上來講，無源定位更有優(yōu)勢(shì)。

　　2008年，新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)即北斗二代正式立項(xiàng)建設(shè)，這一次采用的是與GPS等系統(tǒng)類似的無源定位系統(tǒng)：接收機(jī)被動(dòng)接收到是衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航信號(hào)，由接收終端來計(jì)算位置。

　　“北斗二代保留了一代的通訊功能，定位的時(shí)候采用無源，通信的時(shí)候采用有源。”施闖告訴時(shí)代周報(bào)記者，北斗二代的設(shè)計(jì)并沒有放棄一代的特色。

　　根據(jù)官方介紹，北斗二代提供的服務(wù)包括開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)是向全球免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù);授權(quán)服務(wù)是“為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶，提供定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息”。2011年底，北斗二代開始試運(yùn)行，向中國(guó)及周邊地區(qū)提供服務(wù);2012年底，北斗系統(tǒng)開始向亞太大部分地區(qū)正式提供服務(wù)。

　　施闖表示，北斗二代的通信服務(wù)對(duì)軍用民用都開放，“取決于應(yīng)用，如果需要通訊功能，民用一樣可以選擇，只是一般手機(jī)、車載導(dǎo)航都不需要通訊功能。目前最大的用戶在漁業(yè)，此外還有監(jiān)測(cè)、管理、跟蹤等有特殊需求的領(lǐng)域。”

　　在劉少創(chuàng)看來，基于GPS的跟蹤系統(tǒng)性能相對(duì)比較成熟，不過由于國(guó)家的支持，將來北斗系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)，定位精度等方面很有可能會(huì)超過GPS。

　　“在區(qū)域定位上，北斗二代和GPS沒有差別，地面基站增強(qiáng)后，定位精度會(huì)更高。”施闖介紹。“北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)”也可稱為“北斗精密定位服務(wù)系統(tǒng)”，是北斗系統(tǒng)建設(shè)的組成部分，通俗地講，是在地面建立站點(diǎn)，利用地面的“網(wǎng)絡(luò)”來增強(qiáng)天上“網(wǎng)絡(luò)”的定位導(dǎo)航精度，這一網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)之中。

　　最大的差距無疑是在市場(chǎng)應(yīng)用上。北斗官方多有表示，北斗系統(tǒng)一直致力于和GPS等國(guó)外導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容并用。據(jù)了解，2010年，在國(guó)際電信聯(lián)盟的協(xié)調(diào)之下，GPS與北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容;而為了推廣的順利，北斗和GPS系統(tǒng)的組合使用將成為市場(chǎng)的方向。