解读中国北斗卫星导航系统的未来

近日在上海举行的第二届中国卫星导航学术年会，会聚了当今世界四大卫星导航系统的代表以及中国、美国、俄罗斯、欧洲、日本卫星导航系统主管部门的官员与顶尖专家，共同研讨全球卫星导航系统的未来发展，而中国的北斗卫星导航系统更成为关注的焦点。北斗未来还有哪些新的应用？市场潜力几何？中国的卫星导航产业如何定位？在接受采访时，中外科学家向《科学时报》记者解读了“北斗”的未来。

“只有想不到的，没有做不到的”

对于包括“北斗”在内的卫星导航技术的潜在应用，有人曾这样评价：“只有想不到的，没有做不到的。”在第二届中国卫星导航学术年会上，中外专家用“超越想象力”呼应了上述说法。对此，有“GPS之父”称誉的美国斯坦福大学教授帕金森用一连串实例予以诠释。“我们刚刚完成重力探测B卫星的试验。这项试验旨在验证爱因斯坦广义相对论有关时空弯曲的理论。” 帕金森说。

根据爱因斯坦的理论，空间和时间交织在一起，形成一种“时空”四维结构，而地球的质量会在这种结构上产生“凹陷”。科学家们将一个高精度陀螺仪送上地球轨道，使它的一个旋转轴指向一颗遥远的恒星作为参考点。在没有任何外力作用的情况下，这一旋转轴应当永远指向这一颗恒星。然而，如果空间是弯曲的，那么陀螺仪的指向会随时间推移发生改变。通过GPS对这种改变进行精密检测，科学家们发现地球周围确实存在时空漩涡，其各项参数与爱因斯坦“时空弯曲”的预言完全相符。此外，帕金森还举了这样一个有趣的例子：“我们在一个农场为拖拉机安装GPS，将精密的自动化用于粗糙的土地作业。最初，农民不理解，表示反对。结果，这项技术的运用使其年收入达到5亿美元。”

据介绍，GPS还将用于高铁，第一步是做到在其即将撞到人时发出警告，第二步将实现自动驾驶。在为汽车导航方面， GPS将与其他技术集成在一起，提醒司机何时减速，避免交通事故。除此之外，GPS还为波音737飞机进行着陆测试。

欧洲太空局伽利略运行和发展处官员海因认为，目前卫星导航技术主要是定位、导航，然而作为其“副产品”的新功能还可用于监测空间环境指标、预报天气、监控土壤温度与湿度等，未来这些功能会成为常规的应用范畴。

对于中国“北斗”体现的想象力与创造力，欧美同行表示肯定。海因惊讶“北斗”的发展速度。帕金森则对“北斗”的独特创新――将通信与导航紧密结合表示肯定：“既能知道‘我在哪里’，又能知道‘你在哪里’，这种体验是美妙的。”

据中国科学院院士杨元喜介绍，“北斗”将通信与导航、授时紧密结合，源自一种独特设计，不仅可收发短信，且定位速度更快、授时更为精准――定位精度为10米，测速精度为0.2米/秒，授时精度为50纳米/秒。

“世界四大卫星导航系统永远是竞争态势”

在此次年会上，《科学时报》记者获悉，我国北斗卫星导航系统将按照三步走总体规划分步实施：第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力；第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。

“世界卫星导航系统已成为经济社会发展不可或缺的空间信息基础设施”。中国“两弹一星”功勋科学家、北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士认为，面对现代社会生产生活对时间位置服务如此广泛并充满变革的需求，面对全球卫星导航系统日新月异的进步和各卫星导航系统共同发展的愿景，参与卫星导航学术活动的科学家承载着突破新科技、创造新服务、迎接新未来的责任。

北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森告诉《科学时报》记者，目前世界上已建成和正在建设的4大卫星导航系统分别为：美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的“伽利略”和中国的“北斗”。其中，美国GPS系统已于上个世纪80年代建成，其他几个卫星导航系统仍处于建设阶段。我国是继美俄之后第3个拥有自主卫星导航系统的国家。

世界各卫星导航系统间的兼容与互操作，是第二届中国卫星导航学术年会的热点话题之一。美国与欧盟均表达了愿与中国“北斗”合作的意愿。海因在谈及全球四大卫星导航系统的关系时表示，“合作大于竞争”。然而，在中国电子科技集团公司第22研究所研究员曹冲看来，美国的根本策略是要保持领先地位。它们一方面要通过合作了解竞争对手，另一方面要在合作中将其标准推向世界各地。而这也为中国提供了发展空间。

神舟飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫向《科学时报》记者透露，神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器将于今年下半年发射，预实施中国首次空间交会对接任务，其中将有“北斗”的贡献。
　　
戚发轫说，早在他担任中国空间技术研究院副院长时，曾亲历一场“要不要建设我国自主的卫星导航系统”的争论。当时一种观点认为，GPS已是一种成熟技术可“拿”来使用，我国资金有限，无须另行建设。最终，我国“863”计划倡导人之一、著名航天专家陈芳允于1983年提出一种不同于GPS技术路线的双星定位理论，用以解决在资金困难时期构建卫星导航系统的难题。1994年，我国启动北斗卫星导航试验系统建设。戚发轫认为，世界四大卫星导航系统将永远是竞争的态势，我国独立、完整、可靠、自主地建立卫星导航系统的信念不能动摇。

“名副其实的战略性新兴产业”

“全球卫星导航系统的格局，正在发生重大转变，即从单一的GPS系统时代向多星座并存兼容的全球卫星导航系统时代过渡。”曹冲在接受《科学时报》记者采访时透露，目前卫星导航定位市场已演变为每年价值近千亿美元的全球性产业链和战略合作关系。据预测，我国国内市场规模5年内能够达到1000亿元，全球市场10年内将达到3000亿元以上。

曹冲认为，卫星导航是名副其实的战略性新兴产业，具有高成长、高效益特点，是小投入、大产出的典型，具有可持续发展的强大潜力，生命期至少50年。据此，他特别指出，应该把以“北斗”为核心的我国卫星导航产业作为基础设施和技术支撑系统，纳入国家整体战略。他认为，我国卫星导航产业现在面临的重大挑战是，在面临全球其他三大系统挑战的同时，我国行业发展缺乏整体战略研究。“未来首先需要解决的问题就是行业战略与国家战略的对接。”曹冲说。[!--empirenews.page--]

卫星导航“十二五”三大任务

1.在卫星导航国家政策方面，实现重大突破，全方位推进民用开放政策，形成国家级的系统管理体制机制、国家级基础设施与平台；

2.在战略性新兴产业的论证过程中，实现全面突围，成为新一代信息技术产业核心之一，形成新时空泛在服务的产业支撑体系；

3.在产业规模化、规范化发展中，实现根本转变，以市场为导向、企业为主体、效益为目标，走“用产学研管”相结合的产业化发展之路，全方位推进“技术国际化、产品国产化、应用大众化、服务产业化、市场全球化”进程，形成完整的产业体系和产业链。

（北斗卫星导航应用示意图）