北斗導航在重慶會迷路嗎?總師：能更好體驗魔幻重慶

3月30日，我國再次成功發(fā)射兩顆北斗三號衛(wèi)星。新華社 圖

2018年3月30日01時56分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長征三號乙運載火箭以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第三十、三十一顆北斗導航衛(wèi)星，這也是我國北斗三號第七、八顆組網衛(wèi)星，與此前發(fā)射的六顆北斗三號衛(wèi)星進行組網運行。

近日，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風在接受上游新聞·重慶晨報記者采訪時透露，今年要發(fā)射18顆北斗衛(wèi)星，年底向“一帶一路”沿線國家提供服務;到2020年，建成世界一流的北斗系統(tǒng);2035年，建成一個以北斗系統(tǒng)為核心的，構建空天地海無縫覆蓋多種手段融合、高精度安全可靠、萬物互聯(lián)萬物智能的國家北斗綜合定位導航授時(PNT)體系。屆時，時空信息服務將滲透到我們生活的每一個角落，北斗無處不在，無時不在。

北斗導航系統(tǒng)總設計師楊長風。

技術封鎖

研制出300萬年誤差一秒的原子鐘

在海灣戰(zhàn)爭中，裝載GPS的武器的精確打擊性能讓世界震驚，我國于1994年作出重大決定，研發(fā)自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，命名為“北斗”。

然而，研發(fā)過程并不順利。

2005年，正在建設的北斗二號的原子鐘出了問題。高精度的時間基準技術，是衛(wèi)星導航系統(tǒng)最核心的技術，直接決定著系統(tǒng)導航定位精度，對整個工程的成敗起決定性的作用。

“在研制初期，當時技術有限，就想著從國外引進，但沒想到國外對我們進行技術封鎖，成為當時北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的最大瓶頸。”楊長風說，也正因為這樣，北斗人更加堅定了自力更生的信念。

“這件事情以后，我們有了一個共識，核心關鍵技術必須要自己把它突破，不能受制于人。當時我們的北斗人說了這樣一句話，六七十年代有原子彈，我們北斗人一定要有自己的原子鐘。”

那之后，北斗人給自己制訂了目標，研制誤差僅有10的-12次方的原子鐘，通俗地講就是這個原子鐘每十萬年只會出現(xiàn)一秒的誤差。

為此北斗人成立了三支隊伍同時開展研發(fā)，并在基礎理論、材料、工程等領域同步進行推進。就這樣，僅僅用了兩年時間，北斗人就攻克了原子鐘這個最大技術障礙。

不僅如此，現(xiàn)在用在北斗三號上的原子鐘，已提升到每300萬年才會出現(xiàn)1秒誤差的精度，完全滿足了我國的定位精度要求和衛(wèi)星的使用壽命。

說起這些，楊長風無比自豪，“這種能力就是逼出來的，逼到這個份上，我們科技人員就是靠著這種，叫作骨氣也好，叫作努力也好，最后把它拿下來了。”

楊長風說，目前北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的高精度位置服務系統(tǒng)已經達到了動態(tài)亞米級、厘米級，事后處理毫米級。

關鍵三天

像抱著自己的孩子一樣抱著應答機

在突破原子鐘的技術難題后，北斗人又迎來另一個難題。

我國開始研發(fā)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)時，美國和俄羅斯已占據了最適合衛(wèi)星導航的頻段，北斗已經無頻可用。而導航衛(wèi)星上天的前提，是要有合法的軌道位置和頻率資源，這是各國必爭的寶貴資源。

“在中國和歐盟的促成下，國際電聯(lián)最大限度地從航空導航頻段里面擠出了一小段，供各國衛(wèi)星導航共同使用。這小小的一段頻率，只占黃金頻率的四分之一，但卻是建設一個全球衛(wèi)星導航的基本要求，各國都可以申請。”

2000年4月18日，中國北斗和歐盟伽利略系統(tǒng)同時申請成功。

根據國際電聯(lián)的規(guī)則，該軌道位置和頻率資源不是永久的，有效期只有7年，申請成功的國家必須在有效期內成功發(fā)射導航衛(wèi)星，才算成功占領了這片太空“國土”。

這軌道和頻率資源，是楊長風帶領著北斗人背水一戰(zhàn)搶下來的。

“也就是說2007年4月18號，我們沒有接收到信號，就自動退出了‘空間國土’的位置。”而按照原來的部署，我國要在2007年底，才發(fā)射首顆北斗導航衛(wèi)星，“如果按照原計劃，我們好不容易申請到的軌道位置和頻率資源就過期了。”

為了保留這個軌道位置和頻率，北斗人夜以繼日趕工，2007年4月初衛(wèi)星進入最后的發(fā)射階段。

“當時衛(wèi)星都上了發(fā)射塔架，突然應答機出現(xiàn)了異常。”

楊長風解釋，應答機是用于天上和地下互聯(lián)的，“有了這個應答機我們才會知道，天上的信號和地下的信號有沒有聯(lián)通。”

“當時應答機的信號不穩(wěn)定，有時好有時不好，為了確保拿到頻率資源，就必須有這個信號。”楊長風說，這個信號非常關鍵。“當時留給我們的時間只剩下3天，為了萬無一失，我們決定修復應答機。”

于是，他們爬上塔架、打開火箭、剝開衛(wèi)星，拿出有問題的應答機，立刻從西昌趕到成都，從零開始，對應答機重新進行檢驗測試。在把應答機從西昌運往成都的過程中，北斗人像抱自己孩子一樣，一直緊緊抱著應答機。

在成都的三天時間，楊長風坦言，“說句實在話，心情緊張、沉重，壓力也很大，72小時基本沒合眼。”

應答機修好之后送回西昌。4月14日4時11分，北斗二號首顆衛(wèi)星從西昌發(fā)射升空。

4月17日20時，第一組衛(wèi)星信號發(fā)下來了，“當時我們在操場，擺了一張桌子，有十幾個接收機，同時接到信號的時候，整個操場的人全部都歡呼跳躍，我高興得流淚，真的就是無意識地熱淚盈眶。”

楊長風說，當時他別的沒多想，“就是覺得我們終于拿到這個信號，我們北斗發(fā)展的道路已經開通了。”

此時，距離限定時間只剩下不到4小時。

北斗不遠

為汶川災區(qū)救援打開了一條生命通道

北斗看似離我們很遠，其實很近。

2008年汶川地震時，在通信、電力、交通都被毀壞，災區(qū)與外界失去一切聯(lián)系的情況下，北斗運用其獨特的短報文功能，把當時災區(qū)的情況，用文字實時報告給指揮中心，為救援打開了一條生命通道。

還有大家熟悉的共享單車，北斗的精準定位能夠幫助共享單車停放。“超出停放范圍一定距離，就會自動提示。”楊長風說。

交通部門利用北斗形成了車輛監(jiān)管系統(tǒng)，對一些危險品的運輸車、長途客車、旅游客車，進行實時監(jiān)管監(jiān)控?，F(xiàn)在跟原來同期相比，事故率和傷亡率已經下降了百分之五十。

定位精確到亞米級、厘米級的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，安裝在手機上，為“路癡”解決了找不著路的困惑;能夠探測到強風中建筑物晃動，能幫助監(jiān)測一些自然災害;草原上的牧民們用北斗來監(jiān)管羊群，進行放牧……正如楊長風所說，“北斗無所不能，無所不在。就怕你沒想到，沒有做不到，所以大膽去想，你想到了就有用了。”

語錄

○“六七十年代有原子彈，我們北斗人一定要有自己的原子鐘。”

○“這種能力就是逼出來的，逼到這個份上，我們科技人員就是靠著這種，叫作骨氣也好，叫作努力也好，最后把它拿下來了。”

○“當時我們在操場，擺了一張桌子，有十幾個接收機，同時接到信號的時候，整個操場的人全部都歡呼跳躍，我高興得流淚，真的就是無意識地熱淚盈眶。”

○“北斗無所不能，無所不在。就怕你沒想到，沒有做不到，所以大膽去想，你想到了就有用了。”

對話

用北斗導航 在重慶會迷路嗎?

上游新聞·重慶晨報：都說重慶是5D魔幻城市，導航都要迷路。北斗導航在重慶會迷路嗎?

楊長風：我去年在央視錄制《開講啦》節(jié)目時，就見識了重慶的魔幻。當時一位觀眾說她是路癡，完全分不清方向，就說到了北京的“迷宮之首”西直門立交橋，后來小撒直接拿出了重慶的黃桷灣立交，聽說地面以上有5層，共15條匝道。

現(xiàn)在我們的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經實現(xiàn)了高精度導航，可以精確到分米、厘米，精確到路基導航、車道級的導航，只要地圖更新及時，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可讓你更好地體驗“魔幻”重慶。

上游新聞·重慶晨報：我們在哪個樓層，北斗也能準確定位嗎?

楊長風：2035年，當我們形成國家北斗綜合PNT(定位導航授時)體系，就能夠實現(xiàn)室內，室外，天空、地、海的無縫連接，你在哪個樓層，當然就能夠定位了。

上游新聞·重慶晨報：聽說北斗工程建設有不少的年輕人?

楊長風：我們北斗工程建設的這支隊伍里，大部分都是博士生，基本在30歲左右?，F(xiàn)在90后也在慢慢成長過程中，尤其是我們北斗3號工程，就是靠這些年輕人撐出來的一片天。新一代中國青年經過一段時間的磨煉，將在北斗系統(tǒng)建設中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

為了鼓勵更多青少年從小認識北斗，了解中國航天事業(yè)，我們還舉辦了關于北斗的青少年活動大賽，開展科普知識講座。

北斗日歷

北斗計劃的三個階段

2000年10月以來，北斗計劃已成功發(fā)射30多顆北斗衛(wèi)星，分為三個階段進行。

2000年10月至12月為第一階段，北斗一號系統(tǒng)成功建成，共發(fā)射了4顆衛(wèi)星。

2007年至2012年年底，北斗二號系統(tǒng)建成，向亞太地區(qū)提供服務。“北斗二號”并不是“北斗一號”的簡單延伸，它解決了“北斗一號”系統(tǒng)存在的技術問題，提供海、陸、空全方位的全球導航定位服務。

2017年至2020年前后，北斗全球系統(tǒng)將建成，面向全球提供服務。