從“燈塔計劃”到北斗三號 北斗衛星導航系統前世今生
更新時(shí)間：2019-1-24 9:13:39 來(lái)源：科技日報
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回首來(lái)路，不論是先驅者“燈塔計劃”的未果而終、雙星定位系統概念的提出，還是北斗一號系統從無(wú)到有，北斗二號系統正式提供區域服務(wù)，再到北斗三號以昂揚的姿態(tài)走向世界……穿越激蕩四十余年，北斗趟出了一條獨特的發(fā)展道路，在導航領(lǐng)域成就了一段波瀾壯闊的東方傳奇。
符合國情之路 “先區域、后全球”的“三步走”戰略
在北斗工程誕生之前，我國曾在衛星導航領(lǐng)域苦苦摸索，在理論探索和研制實(shí)踐方面都開(kāi)展了卓有成效的工作。
立項于上世紀60年代末的“燈塔計劃”作為先驅者，雖然最終因技術(shù)方向轉型、財力有限等原因終止，卻如同黑夜中的一盞明燈，為我國積累了寶貴的工程經(jīng)驗。
1983年，以陳芳允院士為代表的專(zhuān)家學(xué)者提出了利用2顆地球同步軌道衛星來(lái)測定地面和空中目標的設想，通過(guò)大量理論和技術(shù)上的研究工作，雙星定位系統的概念逐步明晰。
接下來(lái)，北斗是一步跨到全球組網(wǎng)還是分階段走？當時(shí)引發(fā)了爭議。最終，“先區域、后全球”的思路被確定下來(lái)，“三步走”的北斗之路由此鋪開(kāi)。參與了技術(shù)路線(xiàn)討論的北斗一號衛星總設計師范本堯院士后來(lái)評價(jià)說(shuō)：“全球組網(wǎng)需要大量的時(shí)間和資金。當時(shí)用戶(hù)還集中在國內、周邊，因此‘先區域、后全球’的技術(shù)途徑更符合中國國情�！�
作為解決“有無(wú)”問(wèn)題的第一步，北斗一號需要花小錢(qián)辦大事，驗證系統設計思想的正確性。1993年初，我國提出衛星總體方案，初步確定衛星技術(shù)狀態(tài)和總體指標，次年研制工作全面展開(kāi)。北斗一號系統于2003年建成，使我國成為繼美、俄之后第3個(gè)擁有自主衛星導航系統的國家。
面對快速增長(cháng)的應用需求，北斗二號邁開(kāi)了提升性能的第二步。早在1999年，我國在研制北斗一號的同時(shí)，就展開(kāi)了對第二代衛星導航定位系統的論證。2004年北斗二號衛星工程正式立項研制，隨后導航系統工程被列入我國16項國家重大專(zhuān)項工程。2012年12月27日，北斗衛星導航系統正式提供區域服務(wù)，成為國際衛星導航系統四大服務(wù)商之一。
站在前兩代星座的肩膀上，北斗第三步邁得無(wú)比自信。星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘等新“神器”閃耀亮相，整體性能大幅提升……今日之北斗已經(jīng)夢(mèng)想在握。
自主創(chuàng )新之路 與國際先進(jìn)衛星導航系統同臺競技
“‘巨人’對我們技術(shù)封鎖，不讓我們站在肩膀上，唯一的辦法，就是自己成為巨人�！北倍芬惶栃l星總指揮李祖洪說(shuō)，“北斗的研制，是中國人自己干出來(lái)的�！�
秉承“探索一代，研發(fā)一代，建設一代”的創(chuàng )新思路，中國北斗始終把發(fā)展的主動(dòng)權牢牢掌握在自己手中，以志不改、道不移的堅守拼下累累碩果。
北斗一號系統原創(chuàng )性地提出雙星定位方法，打破國外技術(shù)壟斷，建立了國際上首個(gè)基于雙星定位原理的區域有源衛星定位系統。該星座的短報文服務(wù)在國際導航領(lǐng)域獨一無(wú)二，在汶川地震等國家重大事件中發(fā)揮了至關(guān)重要作用。短報文服務(wù)作為北斗的特色，在后續北斗衛星中保留了下來(lái)，為許多國家開(kāi)展導航衛星研制提供了啟發(fā)。
北斗二號系統突破了區域混合導航星座構建、高精度時(shí)空基準建立的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了星載原子鐘國產(chǎn)化，并在國際上首次實(shí)現混合星座區域衛星導航系統。該系統建成后，其各項技術(shù)指標均與國際先進(jìn)水平相當。中共中央、國務(wù)院、中央軍委對北斗區域衛星導航系統的建成給予了高度評價(jià)，稱(chēng)“該系統建成并投入使用，是國家和軍隊信息化建設的重要里程碑，是對我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要貢獻”。
在北斗三號全球組網(wǎng)建設中，中國航天科技集團五院(簡(jiǎn)稱(chēng)五院)率先提出國際上首個(gè)高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產(chǎn)權的星間鏈路網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、自主定軌、時(shí)間同步等系統方案，填補國內空白；研發(fā)國內首個(gè)適于直接入軌一箭多星發(fā)射的“全桁架式衛星平臺”，實(shí)現了衛星自主監測和自主健康管理；實(shí)現了星載大功率微波開(kāi)關(guān)、行波管放大器等關(guān)鍵國產(chǎn)化元器件和部組件成功應用，打破核心器部件長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口、受制于人的局面，為全球組批研制快速組網(wǎng)建設鋪平了道路。
作為國家影響力、威懾力的象征，北斗與國際先進(jìn)衛星導航系統同臺競技，做到了“核心在手”，打破了美國GPS系統壟斷局面，增強了我國在國際導航領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權和主動(dòng)權。
共同“致富”之路 項目群管理支撐衛星組批生產(chǎn)和密集發(fā)射
“一枝獨秀不是春”，中國北斗始終具有國際視野和家國情懷。
在國家支持下，該工程牽引帶動(dòng)了數百家單位、數萬(wàn)人團結協(xié)作，早已形成“全國一盤(pán)棋”的大格局。
在航天領(lǐng)域，五院緊密結合中國國情和航天系統研制實(shí)踐，創(chuàng )造性地提出了一套突破關(guān)鍵技術(shù)、形成系統集成、確保衛星產(chǎn)品高質(zhì)量的項目群管理方法，全面支撐了衛星組批生產(chǎn)和密集發(fā)射，已成為宇航產(chǎn)品工程的新路徑、新思路。
在學(xué)科發(fā)展領(lǐng)域，北斗系統的研發(fā)直接帶動(dòng)了航天器總體設計、航天器動(dòng)力學(xué)、航天器環(huán)境試驗技術(shù)、空間數據系統、航天器數字化設計等專(zhuān)業(yè)快速發(fā)展，促進(jìn)了導航星座時(shí)空基準建立與維持、導航信號生成與傳輸、空間微放電機理與抑制、原子物理應用等新興學(xué)科的建立。在北斗系統上使用星座可靠性分析、衛星共位、大規模集成電路空間應用、國產(chǎn)碳纖維等大量新技術(shù)，顯著(zhù)促進(jìn)了我國結構材料、微處理計算機、微波器件、電子技術(shù)等基礎學(xué)科和工業(yè)的快速發(fā)展，提高了相關(guān)領(lǐng)域裝備的國產(chǎn)化水平，提升了科技產(chǎn)業(yè)對前沿技術(shù)發(fā)展的引領(lǐng)能力。
作為上游產(chǎn)業(yè)，北斗導航衛星系統既牽引了原材料、元器件、制造工藝的發(fā)展，又促進(jìn)了下游基礎產(chǎn)品、導航終端用戶(hù)產(chǎn)品和運營(yíng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的形成，為建設下一代信息基礎設施、發(fā)展現代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系、推動(dòng)國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展作出了貢獻�；谛l星導航定位的位置服務(wù)已成為新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
推開(kāi)新時(shí)代的大門(mén)，中國北斗初心不變，力爭2020年服務(wù)范圍覆蓋全球、2035年建設完善“更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時(shí)空體系”。（潘 晨 本報記者 付毅飛）
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回首來(lái)路，不論是先驅者“燈塔計劃”的未果而終、雙星定位系統概念的提出，還是北斗一號系統從無(wú)到有，北斗二號系統正式提供區域服務(wù)，再到北斗三號以昂揚的姿態(tài)走向世界……穿越激蕩四十余年，北斗趟出了一條獨特的發(fā)展道路，在導航領(lǐng)域成就了一段波瀾壯闊的東方傳奇。
符合國情之路 “先區域、后全球”的“三步走”戰略
在北斗工程誕生之前，我國曾在衛星導航領(lǐng)域苦苦摸索，在理論探索和研制實(shí)踐方面都開(kāi)展了卓有成效的工作。
立項于上世紀60年代末的“燈塔計劃”作為先驅者，雖然最終因技術(shù)方向轉型、財力有限等原因終止，卻如同黑夜中的一盞明燈，為我國積累了寶貴的工程經(jīng)驗。
1983年，以陳芳允院士為代表的專(zhuān)家學(xué)者提出了利用2顆地球同步軌道衛星來(lái)測定地面和空中目標的設想，通過(guò)大量理論和技術(shù)上的研究工作，雙星定位系統的概念逐步明晰。
接下來(lái)，北斗是一步跨到全球組網(wǎng)還是分階段走？當時(shí)引發(fā)了爭議。最終，“先區域、后全球”的思路被確定下來(lái)，“三步走”的北斗之路由此鋪開(kāi)。參與了技術(shù)路線(xiàn)討論的北斗一號衛星總設計師范本堯院士后來(lái)評價(jià)說(shuō)：“全球組網(wǎng)需要大量的時(shí)間和資金。當時(shí)用戶(hù)還集中在國內、周邊，因此‘先區域、后全球’的技術(shù)途徑更符合中國國情�！�
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面對快速增長(cháng)的應用需求，北斗二號邁開(kāi)了提升性能的第二步。早在1999年，我國在研制北斗一號的同時(shí)，就展開(kāi)了對第二代衛星導航定位系統的論證。2004年北斗二號衛星工程正式立項研制，隨后導航系統工程被列入我國16項國家重大專(zhuān)項工程。2012年12月27日，北斗衛星導航系統正式提供區域服務(wù)，成為國際衛星導航系統四大服務(wù)商之一。
站在前兩代星座的肩膀上，北斗第三步邁得無(wú)比自信。星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘等新“神器”閃耀亮相，整體性能大幅提升……今日之北斗已經(jīng)夢(mèng)想在握。
自主創(chuàng )新之路 與國際先進(jìn)衛星導航系統同臺競技
“‘巨人’對我們技術(shù)封鎖，不讓我們站在肩膀上，唯一的辦法，就是自己成為巨人�！北倍芬惶栃l星總指揮李祖洪說(shuō)，“北斗的研制，是中國人自己干出來(lái)的�！�
秉承“探索一代，研發(fā)一代，建設一代”的創(chuàng )新思路，中國北斗始終把發(fā)展的主動(dòng)權牢牢掌握在自己手中，以志不改、道不移的堅守拼下累累碩果。
北斗一號系統原創(chuàng )性地提出雙星定位方法，打破國外技術(shù)壟斷，建立了國際上首個(gè)基于雙星定位原理的區域有源衛星定位系統。該星座的短報文服務(wù)在國際導航領(lǐng)域獨一無(wú)二，在汶川地震等國家重大事件中發(fā)揮了至關(guān)重要作用。短報文服務(wù)作為北斗的特色，在后續北斗衛星中保留了下來(lái)，為許多國家開(kāi)展導航衛星研制提供了啟發(fā)。
北斗二號系統突破了區域混合導航星座構建、高精度時(shí)空基準建立的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了星載原子鐘國產(chǎn)化，并在國際上首次實(shí)現混合星座區域衛星導航系統。該系統建成后，其各項技術(shù)指標均與國際先進(jìn)水平相當。中共中央、國務(wù)院、中央軍委對北斗區域衛星導航系統的建成給予了高度評價(jià)，稱(chēng)“該系統建成并投入使用，是國家和軍隊信息化建設的重要里程碑，是對我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要貢獻”。
在北斗三號全球組網(wǎng)建設中，中國航天科技集團五院(簡(jiǎn)稱(chēng)五院)率先提出國際上首個(gè)高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產(chǎn)權的星間鏈路網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、自主定軌、時(shí)間同步等系統方案，填補國內空白；研發(fā)國內首個(gè)適于直接入軌一箭多星發(fā)射的“全桁架式衛星平臺”，實(shí)現了衛星自主監測和自主健康管理；實(shí)現了星載大功率微波開(kāi)關(guān)、行波管放大器等關(guān)鍵國產(chǎn)化元器件和部組件成功應用，打破核心器部件長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口、受制于人的局面，為全球組批研制快速組網(wǎng)建設鋪平了道路。
作為國家影響力、威懾力的象征，北斗與國際先進(jìn)衛星導航系統同臺競技，做到了“核心在手”，打破了美國GPS系統壟斷局面，增強了我國在國際導航領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權和主動(dòng)權。
共同“致富”之路 項目群管理支撐衛星組批生產(chǎn)和密集發(fā)射
“一枝獨秀不是春”，中國北斗始終具有國際視野和家國情懷。
在國家支持下，該工程牽引帶動(dòng)了數百家單位、數萬(wàn)人團結協(xié)作，早已形成“全國一盤(pán)棋”的大格局。
在航天領(lǐng)域，五院緊密結合中國國情和航天系統研制實(shí)踐，創(chuàng )造性地提出了一套突破關(guān)鍵技術(shù)、形成系統集成、確保衛星產(chǎn)品高質(zhì)量的項目群管理方法，全面支撐了衛星組批生產(chǎn)和密集發(fā)射，已成為宇航產(chǎn)品工程的新路徑、新思路。
在學(xué)科發(fā)展領(lǐng)域，北斗系統的研發(fā)直接帶動(dòng)了航天器總體設計、航天器動(dòng)力學(xué)、航天器環(huán)境試驗技術(shù)、空間數據系統、航天器數字化設計等專(zhuān)業(yè)快速發(fā)展，促進(jìn)了導航星座時(shí)空基準建立與維持、導航信號生成與傳輸、空間微放電機理與抑制、原子物理應用等新興學(xué)科的建立。在北斗系統上使用星座可靠性分析、衛星共位、大規模集成電路空間應用、國產(chǎn)碳纖維等大量新技術(shù)，顯著(zhù)促進(jìn)了我國結構材料、微處理計算機、微波器件、電子技術(shù)等基礎學(xué)科和工業(yè)的快速發(fā)展，提高了相關(guān)領(lǐng)域裝備的國產(chǎn)化水平，提升了科技產(chǎn)業(yè)對前沿技術(shù)發(fā)展的引領(lǐng)能力。
作為上游產(chǎn)業(yè)，北斗導航衛星系統既牽引了原材料、元器件、制造工藝的發(fā)展，又促進(jìn)了下游基礎產(chǎn)品、導航終端用戶(hù)產(chǎn)品和運營(yíng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的形成，為建設下一代信息基礎設施、發(fā)展現代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系、推動(dòng)國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展作出了貢獻�；谛l星導航定位的位置服務(wù)已成為新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
推開(kāi)新時(shí)代的大門(mén)，中國北斗初心不變，力爭2020年服務(wù)范圍覆蓋全球、2035年建設完善“更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時(shí)空體系”。（潘 晨 本報記者 付毅飛）
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