科技大腕:“北斗”卫星导航系统

2012年10月25日，我国成功发射了第16颗“北斗”导航卫星，标志着我国“北斗”区域导航卫星星座的建成。经过几个月的在轨调试，“北斗”卫星导航系统于今年初向亚太大部分地区提供正式服务。

卫星导航技术最显著的应用就是交通运输，它可为船舶、汽车、飞机定位导航，在船舶进港引水、飞机进场降落、汽车自主导航、地面车辆跟踪和城市智能交通管理等方面发挥重要作用。

海上运输具有全时、全天候和全球性的特点，无论是雷达导航还是罗兰-C陆基无线电导航系统等均会受到不同因素的限制。而卫星导航技术因其高精度、高可靠定位、导航、授时服务，已成为保障海上运输效率与安全最重要的定位方法。

利用卫星导航技术还可以实现对各种运输车辆的跟踪与调度管理，从而提高道路和车辆资源的运行效率，降低能源消耗。在危险品运输领域，卫星导航技术的应用将极大地提高运输的安全性，缩短事故救援的应急反应时间，降低事故损失。

“北斗”卫星导航技术融合遥感、地理信息系统及计算机技术来实现各类信息资源的共享，使空间测量更加精确、实时。在计算机技术支持下，地理信息系统通过对多因素的综合分析，可以迅速获取需要的信息，并能以地图、图形或数据报表的形式显示处理后的结果，提供目标的精确位置和周边环境，实现在数字地图上的动态显示，从而提供多种形式的空间查询、空间分析和辅助策划。

现在，卫星导航技术已经广泛应用于基础设施建设与大地测量中。比如，该技术已使道路、桥梁的建设精度达到了毫米级，大大提高了隧道、地铁等重要交通基础设施的测量与建设精度，降低了成本。当卫星导航技术用于监测公路边坡、桥梁变形时，由于不受通视条件的限制，选点灵活，因而可以根据监测需要将监测点布设在形变比较频繁的点上。

在应用卫星导航技术之前，农民为不同的土地匹配不同生产技术和设定作物产量是非常困难的，这就阻碍了他们找到最有效耕作方法的可能。而如今，卫星导航设备能够提升农药、除草剂、肥料使用的精度，同时更好地控制化学物质的扩散，从而降低成本、扩大产量，创造出一个环境友好型的新农场。

例如，十年前国外一个16平方公里的农场需要配备8至9台拖拉机，现在却只需要3至4台，在关键的种植和收获季节，这些设备可以24小时不间断地工作。卫星导航技术能够使不同地区、不同条件下的作物增产30%～50%，大幅度降低农业生产的人力、资金和原材料成本。

渔业是“北斗”卫星导航系统应用最早也最为广泛的行业之一。安装了“北斗”用户机，不仅可以为船只导航，还可以通过“北斗”独有的短报文技术，报告船只所在的位置和船上人员的情况。

对渔民来说，“北斗”的短报文功能至少有四大好处。一是与家人联络，满足情感需要；二是与国内市场联络，打了什么鱼，有多少斤，可以提前通知预售，提高收入；三是与周边渔船联络，遇险时及时自救、互救；四是有了准确定位，可以避免打鱼越境的纠纷。

目前，“北斗”海洋渔业综合信息服务的海上用户量已达数万，短信量月高峰可达70万条。也难怪会有渔民夸张地形容，现在渔船上只供奉两样东西，一样是妈祖，另一样是“北斗”。

网络已经成为现代金融业的重要基础，没有网络就没有现在的金融体系与现代金融服务。网络条件下的金融服务体系，时间同步至关重要，用全球卫星导航系统提供的精确授时服务可使现代金融体系实现网络时间同步段，保证现代金融系统安全运行。

电力系统的安全运行也需要在很大的范围内实现较高精度的时间同步。以前为了统一内部时钟，我国电力系统把美国的GPS作为主要的授时手段，通过GPS的民用信号向电力系统的电力自动化设备、微机监控系统等智能设备提供授时信号，以实现电力系统的同步运行。

“北斗”卫星导航系统的“北斗电力全网时间同步管理系统”投入使用后，结束了我国电力运行时间完全依赖美国GPS的历史，解决了电力系统时间同步应用中的三个难题，包括可靠的时钟源、全网时间同步管理和远程集中实时监测维护，有效保障了我国电力安全和国家安全。这套系统的单向授时精度为100纳秒，双向授时达到20纳秒，指标均优于国外同类系统。

在紧急救援上，基于“北斗”卫星导航系统的导航定位、短报文通信以及位置报告等功能，极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。在2008年南方冰冻灾害、汶川抗震救灾，2010年玉树抗震救灾、舟曲泥石流救灾中，“北斗”卫星导航系统都曾大显身手。

我国将“北斗”技术与井下监测技术相结合，实现了对井下瓦斯浓度、风机转停等关键参数的实时监测，数据流从矿井口的监测站（PC机+“北斗”用户机），通过“北斗”卫星导航系统数据链路传送到“北斗”卫星运营服务平台，经平台转发，通过有线或无线网络传到各级监测中心，实现对矿井瓦斯、风压和设备工作状态等数据的远程监测，为我国的煤矿安全生产提供了又一种有效的监测监控手段。

由于“北斗”可实现全国范围的无缝覆盖，所以为森林防火、扑火的指挥调度提供了新的技术，有效解决了火场定位、侦察、引导扑救、后勤保障、损失评估等问题。目前，全国各地森林防火系统已经配备200多台套“北斗”用户机。