收官卫星成功发射!中国北斗向国际舞台再迈进

2020-03-15 13:36王莉
卫星与网络 2020年6期
关键词:导航系统北斗卫星

+王莉

很高兴在北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射前夕,能与大家在一起分享北斗的国际合作。

北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,建设和运行的卫星导航系统,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。按照系统建设、应用推广、国际合作“三位一体”推进工程实施。北斗系统自立项论证之初,国际合作工作就相伴而行,贯穿始终,在北斗系统建设发展过程中,发挥了非常重要的基础保障作用。

天然属性和使命:北斗国际合作旨在服务全球

“中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗”是北斗系统的发展理念。要想成为世界的北斗、一流的北斗,需要我们按照国际化的惯例、规则和要求来建设发展北斗系统,融入国际体系,并坚持自主创新,为世界卫星导航事业发展作出贡献。可以说,国际化是北斗全球系统的天然属性,是北斗系统建设发展的内在要求,也是北斗服务全球、造福人类的使命任务。

系统建设需要空间频率轨位资源、海外建站等全球资源的支持;星座全球部署、信号全球覆盖,系统功能需要面向全球提供服务;进入国际标准、协调国际规则,需要积极参与国际事务,以符合广大国际用户利益;应用全球推广,服务全球落地,需要不断提升北斗国际影响力,打造一流国际品牌,推动北斗走出去。因此,北斗系统自立项论证之初,国际合作工作就相伴而行,贯穿始终,在北斗系统建设发展过程中,发挥了非常重要的作用。

2016年,中国政府发布的《中国北斗卫星导航系统》白皮书中,对北斗国际合作进行了明确阐述:中国将持续推动北斗系统国际化发展,积极务实开展国际合作与交流,服务“一带一路”建设,促进全球卫星导航事业发展,让北斗系统更好地服务全球、造福人类。

白皮书指出:北斗将加强与其他卫星导航系统的兼容共用,按照国际规则合法使用频率轨位资源,持续推动北斗系统进入国际标准,积极参与国际卫星导航领域多边事务,大力推动卫星导航国际化应用。下面我们就按此脉络进行展开,聊一聊北斗国际合作的那些事。

与强者共舞:和世界其他卫星导航系统展开合作

上世纪末以来,随着我国北斗系统、欧洲伽利略系统等全球卫星导航系统和区域系统的建设发展,世界卫星导航系统由单一GPS时代向多系统时代转变。卫星导航国际合作中倡导“兼容与互操作”,“兼容”是指两个或多个卫星导航系统可各自独立提供服务,系统之间的导航信号互不干扰;“互操作”是指用户可以同时使用多个卫星导航系统,能够获得比使用单一系统更好的服务性能。

加强兼容与互操作,就是要实现卫星导航系统间的共存共享、优势互补,共同为用户提供更加优质多样、安全可靠的服务。为此,我们与俄罗斯、美国、欧洲分别建立了以推动兼容与互操作、推动联合服务为主的双边合作机制。

中俄开展全方位战略合作

中国卫星导航系统管理办公室国际合作中心主任王莉博士

中俄两国高层高度重视卫星导航领域合作,2015年在中俄总理定期会晤框架下成立了中俄卫星导航重大战略合作项目委员会,项委会成立至今已成功召开6次会议,先后签署了《北斗和格洛纳斯系统兼容与互操作联合声明》、《中俄卫星导航政府间合作协定》等重要文件,启动10个标志性合作项目,为深化后续合作奠定了良好基础。

中美实现信号兼容与互操作

自2010年起,中美双方借助多双边平台,商议建立政府间合作机制相关事宜,并于2014年5月19日召开中美卫星导航合作首次会谈,共同签署了《中美民用卫星导航系统合作声明》,向国际社会表明两系统合作共同服务世界的意愿,也标志着两系统合作机制的正式建立。中美卫星导航合作共举行了三次正式会谈,2017年签署了《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,并持续推进两系统在兼容与互操作、星基增强、民用服务等领域合作。

中欧持续开展兼容与互操作协调

北斗和世界其他卫星导航系统展开合作

2008年,由中欧合作而成立的TWG(Technology Working Group)工作组,开展北斗与伽利略系统兼容与互操作协调,先后开展了七轮会谈。2015年,中欧在国际电联(ITU)框架下,完成了首轮频率协调,将基于两系统最新技术状态深入开展双边协调。

齐力开守资源:有效期前4小时守住频率资源

导航卫星发射上天的前提是要拥有合法的频率,即需要按照国际电信联盟的规则,向国际电联申报并与相关系统进行协调,获得频率轨位资源使用的合法地位。北斗系统向国际电联提出申请时,原先分配的“黄金导航频段”——L频段,早已被先发建设的美国GPS和俄罗斯GLONASS所占用,为此,北斗系统要向国际电联申请新的导航频率资源。频率协调是一项非常艰巨的工作。为了拓展新的导航频段,具有共同诉求的中欧联手推动多轮次的协调,终于在2000年得到了ITU的认可。中国自2000年以来,先后与20余个国家、地区和国际组织,300余个卫星网络开展了频率协调,为北斗赢得了合法的频率资源使用地位,实属来之不易。在2000年成功拓展国际卫星导航新频段后,北斗即于当年的4月17日向国际电联申请了该频段资源的使用权。依据国际电联“先登先得”和“逾期作废”的规则,有效期限为7年。也就是说,北斗系统必须在2007年4月17日之前发射卫星并成功播发导航信号,否则所申请的频率将作废。要保住频率就要把原定发射时间提前大半年以上,这在中国航天史上史无前例。对于北斗人来说是一场硬仗,需要调动全国300多家单位、近10万人开展大系统协作;且这场硬仗还是背水一战,只许成功不许失败。北斗团队夜以继日地工作,终于赶在2007年4月初进入到了最后的发射阶段。

就在发射前的总检查时,突然发现星上一台应答机发生异常。决策层当机立断,对卫星进行拆解、抢修,三天之内修复卫星。这对北斗团队是个巨大的考验,但是他们做到了!

2007年4月14日4时11分,肩负重要使命的首颗北斗二号卫星成功发射。三天后静待北斗信号传回地面时,所有人都捏着一把汗。当信号传回并被接收机成功接收的那一刻,距离国际电联的“七年之限”仅剩不到4个小时,在场的所有人都喜极而泣。北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风先生至今提及此事,仍会十分动情:“那三天说句实在话,心情紧张、沉重、压力也很大,72小时基本上没合眼。”

北斗人就是这样争分夺秒、齐心协力,保住了宝贵的频率资源,赢得了生存发展空间。

担当和作为:参与多边事务,进入多个国际标准

中国作为负责任的卫星导航大国,始终践行“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,积极融入世界卫星导航大家庭,共享卫星导航发展成果。

成为国际四大核心供应商,ICG联合席位零突破

近年来,北斗系统活跃在联合国全球卫星导航系统国际委员会(ICG)、国际电信联盟(ITU)等多边平台和美国导航学会(ION)、慕尼黑卫星导航峰会、莫斯科国际卫星导航论坛等国际会议上,每年举办中国卫星导航年会(CSNC),深度参与国际事务,参与国际学术交流,为世界卫星导航事业发展贡献中国智慧,为北斗系统发展营造良好环境。

ICG是于2005年12月正式成立的联合国框架下政府间非正式组织,是推动卫星导航领域国际协调与合作的重要平台。北斗系统是ICG认可的全球卫星导航四大核心系统之一。多年来,北斗积极参与ICG框架下的系列活动,在推动改革的过程中,有效地推动形成了主席轮席机制,一定程度上推动了机制的公平性,提升了我方权益。中方从最初在ICG中联合主席的零席位,到陆续有5位专家出任工作组、子工作组、任务组的联合主席,积极参与并推进ICG各项议题,表达北斗声音,协调各方立场,成为推动国际GNSS发展的重要力量。

2012年,ICG第七次大会上,中国成功推动首次发表全球卫星导航系统共同宣言(北京宣言)

积极协调,推动形成北京宣言和西安倡议

2012年,ICG第七次大会首次在中国举办,会上,中国积极与各大卫星导航系统供应商协调,成功推动首次发表全球卫星导航系统共同宣言(北京宣言)。赞扬ICG成立以来在促进卫星导航国际交流与合作中发挥的重要作用,认为世界卫星导航领域已进入多系统融合应用阶段,各卫星导航系统应进一步加强合作,更好地造福人类。联合国外空司时任司长奥斯曼女士称赞道:“中国在卫星导航领域发挥出领袖和榜样作用”。

2018年,ICG第十三次大会再次来到中国。会上,中国倡导各大GNSS供应商支持卫星导航系统的技术创新,面向陆地、海洋、大气和空间应用对卫星导航系统的需求,共同促进构建完全满足民用定位、导航和授时应用需求的下一代PNT体系架构。会前,已就该倡议与各方沟通协商达成共识。大会期间,一供应商突然提出要修改文字,而另一供应商则表示,任何文字修改都需重新走国内审批流程,需要几个月,协商一时陷入僵局。我方一边积极协调联合国外空司,请其力促各方达成共识;另一边,积极与各大供应商沟通协调。最终,倡议得到各方认可,成功写入大会联合声明。

维护北斗形象,国际会议用数字驳回质疑

随着北斗系统建设的稳步推进,作为后发系统,在广受关注的同时也会受到一些西方代表的质疑。在早期的一次ICG会议上,某个外国代表直言北斗系统对世界没有带来更多贡献,只会增加太空噪声。为了及时纠正这种错误观点,中国科学院院士、北斗卫星导航系统工程副总设计师杨元喜果断站了出来,他没有与外国代表进行争论,而是展示了一组数据,在对比美国GPS、俄罗斯格洛纳斯与欧盟伽利略卫星导航系统数据后,指出由于北斗导航卫星的加入,在兼容共用条件下,对于用户的可见卫星数和观测几何的改善至少有20%以上的贡献!这一用数据说话的举动,让各国代表心服口服。

十年努力,获民航、海事、移动通信等国际标准

进入国际标准是北斗系统融入国际体系的重要标志,也是北斗进入国际重要行业领域得以应用所必不可少的通行证。经过近十年的努力,北斗国际标准化工作取得了突破性进展。

国际民航标准方面,2011年ICAO同意北斗系统逐步进入该标准框架,目前北斗三号全球信号相关指标基本完成技术验证,进入标准最后验证阶段。

国际海事标准方面,2014年北斗系统成为继GPS、GLONASS后第三个IMO认可的WWRNS(世界无线电卫星导航系统),北斗系统在海事应用获得合法地位。

国际移动通信标准方面,从2014年至今,北斗移动通信国际标准累计已在3GPP(第三代合作伙伴计划)制定26项北斗二号信号国际标准,2019年北斗三号B1C信号提案获得通过,预计于2020年正式发布。据统计,2020年第一季度入网的国产智能手机终端中,近75%的手机都支持北斗功能。

接收机通用数据格式方面,2016年发布了首个全面支持北斗的RINEX标准(3.03版本)。

北斗正步伐稳健地走向世界

国际搜救卫星标准方面,2018年北斗系统搭载的搜救载荷获得国际搜救卫星组织的初步认可,正在开展六颗MEO卫星搜救载荷的入网测试和技术协调,积极推进与有关国家签订北斗加入国际搜救卫星系统的意向声明。

国际电工委员会标准方面,2020年3月首个北斗船载设备检测标准IEC 61108-5正式发布,为北斗船载设备检测和型式认可提供了重要依据。

与智者同行:北斗国际应用辐射全球百余个国家和地区

要让国际用户应用北斗,首先要让广大的国际用户知道北斗、了解北斗。为此,我们作了很多努力。

在合作国建立“北斗/GNSS中心”,推广北斗应用

2012年底,北斗二号系统建成,面向亚太地区提供服务。为了让国际用户了解北斗,应用北斗,我们先后组织了“北斗亚太行”、“北斗东盟行”等系列宣传活动,通过举办研讨会、展览展示、互动体验、企业交流等形式,介绍北斗系统建设进展以及在高精度应用、防灾减灾、交通运输、大众应用等领域的应用成果,受到了国际用户的充分肯定和广泛好评。

但活动结束后国际合作伙伴向我们反馈,他们国家的用户有应用北斗的需求,但不知如何联系,找到合适的产品和厂家。为此我们酝酿产生了在合作国建立“北斗/GNSS中心”的想法,作为双边合作的依托平台,以及北斗/GNSS综合展示窗口和开放合作平台,促进国际用户体验北斗、认知北斗、应用北斗,传递北斗服务全球、造福人类的理念和文化,培养北斗国际化人才,对接供需,牵引酝酿合作项目落地。

消息一出,得到多个国家和国际组织的积极响应,先后与泰国、阿拉伯信息通信技术组织、阿拉伯科技海运学院等多个国家和国际组织,签署了联合建设北斗中心合作意向。2018年4月,首个“北斗/GNSS中心”(AICTO站)在突尼斯的埃尔贾扎拉通信科技园正式落成,受到了阿拉伯国家的热切关注和积极评价。

中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其(右),在首届中阿北斗合作论坛上与阿方签约。

在突尼斯的北斗中心,娜达成为国际宣传员

两年来的运行实践证明,北斗中心不仅为中阿卫星导航合作发挥了很好的桥梁和纽带作用,还培育了北斗的国际宣传员。

娜达是中阿北斗中心的一名阿方工程师。自2018年4月中心建成以来,娜达一直在中心工作,负责为前来中心参观的各国人士讲解北斗及其在农业、交通、减灾、公共安全等领域的应用解决方案,带他们体验北斗系统服务性能。娜达说:“我和中阿北斗/GNSS中心的故事是关于爱的故事,对北斗了解越多,我对北斗爱得越深”。

2018年12月27日,在娜达收到北斗三号基本系统建成并提供全球服务时,马上通过部署在北斗中心的测试评估点,查看到最多时可观测到15颗北斗卫星,而2018年4月北斗中心成立之初,只能看见6-8颗北斗卫星。娜达欣喜不已,自豪地跟身边的朋友同事说,今天,我又在阿拉伯“北斗”了。

中阿合作成亮点,北斗国际朋友圈不断扩大

除了推广北斗中心,我们还在中国—东盟、中国-阿拉伯、中国、中亚等合作机制下,创办北斗合作论坛,让北斗成为这些合作机制的常设议题。

2015年以来,依托中国—东盟博览会、中国—东盟信息港论坛,召开了多次中国—东盟北斗合作论坛,每年开展一次北斗专题展览展示,加强与东盟国家联系,助力北斗走进东盟,造福东盟。

中阿卫星导航合作,受到双方高层的高度重视。近年来,在中国和阿拉伯国家联盟的共同推动下,中阿卫星导航合作已成为中阿全面合作的亮点,中阿高新技术合作的代表。北斗服务阿拉伯国家的进程也将迈入快车道。

突尼斯女工程师娜达成为北斗国际宣传员

2019年10月,在北斗系统开通全球服务、加速全球组网的背景下,在中国-中亚合作论坛这一高端平台框架下,首届中国、中亚北斗合作论坛在南宁举行,开启了中国与中亚国家卫星导航合作的新篇章。

上述论坛的成功举办,有效提升了北斗的国际影响力,扩大了北斗的国际朋友圈。

北斗基础产品成功出口百余个国家和地区

服务全球、造福人类,是北斗系统的宗旨。随着北斗三号系统的建成,北斗在多国多领域得以应用,一个“国际范”的北斗正向我们走来。

精准农业。北斗系统开始服务于缅甸农业,通过北斗/GNSS接收机采集统计各地农业数据,减少土地管理成本。

智慧施工。基于北斗的高精度接收机应用于科威特国家银行总部大厦300米高摩天大楼建设,保障了垂直方向毫米级测量误差要求。

精密控制。基于北斗/GNSS的无人机在柬埔寨得以应用,同时北斗还在测绘测量、机械控制、GIS数据采集等方面得以广泛应用,助力柬埔寨基础设施建设。

地基增强。先后与巴基斯坦、阿尔及利亚等国合作,建设了地基增强系统,标志着北斗地基增强系统与产品已成体系地走向海外。

机场信息集成。北斗服务于巴基斯坦新伊斯兰堡国际机场信息集成系统建设,机场已于2018年10月开通运行。

北斗在精准农业、数字施工、智慧港口等得到成功应用。

截至2019年底,国产北斗基础产品已出口至百余个国家和地区,基于北斗的土地确权、精准农业、数字施工、智慧港口等,已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等地得到成功应用。

对世界卫星导航事业的贡献:北斗具有六大特点

北斗系统的建设实践,实现了先在区域快速形成服务能力、逐步扩展至全球服务的发展路径,丰富了世界卫星导航事业的发展模式,对世界卫星导航事业发展作出了重要贡献。

一是增加了导航卫星数量,改善了观测几何,提高了用户的精度和可靠性,也为国际用户多了一份选择和保障;

二是采取GEO+IGSO卫星构建区域星座,以最少的卫星数量提供最高效的区域服务,为区域导航系统建设提供了借鉴;

三是星座中的GEO/IGSO高轨卫星,不仅具有抗遮挡能力强、可提升低纬度地区服务性能的优势,还具有对近地轨道甚至中高轨道卫星更好的覆盖性能,对于空域服务贡献显著;

四是导航与短报文通信相结合的工作体制,为其他卫星导航系统提供借鉴;

五是提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用提高服务精度;

六是利用双向报文通信功能,为国际搜救信号提供返向链路,可以向用户确认收到求救信号,增强遇险者获救信心,这一特色功能正在推动成为国际标准。

在全球卫星导航发展史中,中国从来不是旁观者,而是践行者,更是创新者!未来,北斗人将一如既往地推动卫星导航事业发展,积极开展国际交流与合作,为全球用户提供更高性能、更加可靠和更加丰富的卫星导航服务。

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