從“燈塔計劃”到北斗三號 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)前世今生
更新時間：2019-1-24 9:13:39 來源：科技日報
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回首來路，不論是先驅(qū)者“燈塔計劃”的未果而終,、雙星定位系統(tǒng)概念的提出,，還是北斗一號系統(tǒng)從無到有，北斗二號系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務,，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(qū)域,、后全球”的“三步走”戰(zhàn)略
在北斗工程誕生之前，我國曾在衛(wèi)星導航領(lǐng)域苦苦摸索,，在理論探索和研制實踐方面都開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(qū)者，雖然最終因技術(shù)方向轉(zhuǎn)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家學者提出了利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標的設想，通過大量理論和技術(shù)上的研究工作,，雙星定位系統(tǒng)的概念逐步明晰,。
接下來，北斗是一步跨到全球組網(wǎng)還是分階段走？當時引發(fā)了爭議,。最終,，“先區(qū)域、后全球”的思路被確定下來,，“三步走”的北斗之路由此鋪開,。參與了技術(shù)路線討論的北斗一號衛(wèi)星總設計師范本堯院士后來評價說：“全球組網(wǎng)需要大量的時間和資金。當時用戶還集中在國內(nèi),、周邊,，因此‘先區(qū)域、后全球’的技術(shù)途徑更符合中國國情,�,！�
作為解決“有無”問題的第一步，北斗一號需要花小錢辦大事,，驗證系統(tǒng)設計思想的正確性,。1993年初，我國提出衛(wèi)星總體方案,，初步確定衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)和總體指標,，次年研制工作全面展開。北斗一號系統(tǒng)于2003年建成,，使我國成為繼美,、俄之后第3個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。
面對快速增長的應用需求,，北斗二號邁開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,，就展開了對第二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的論證,。2004年北斗二號衛(wèi)星工程正式立項研制，隨后導航系統(tǒng)工程被列入我國16項國家重大專項工程,。2012年12月27日,，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務，成為國際衛(wèi)星導航系統(tǒng)四大服務商之一,。
站在前兩代星座的肩膀上,，北斗第三步邁得無比自信。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)夢想在握,。
自主創(chuàng)新之路 與國際先進衛(wèi)星導航系統(tǒng)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,。”北斗一號衛(wèi)星總指揮李祖洪說,，“北斗的研制,，是中國人自己干出來的�,！�
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)展的主動權(quán)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(tǒng)原創(chuàng)性地提出雙星定位方法,，打破國外技術(shù)壟斷，建立了國際上首個基于雙星定位原理的區(qū)域有源衛(wèi)星定位系統(tǒng),。該星座的短報文服務在國際導航領(lǐng)域獨一無二,，在汶川地震等國家重大事件中發(fā)揮了至關(guān)重要作用。短報文服務作為北斗的特色,，在后續(xù)北斗衛(wèi)星中保留了下來,，為許多國家開展導航衛(wèi)星研制提供了啟發(fā)。
北斗二號系統(tǒng)突破了區(qū)域混合導航星座構(gòu)建,、高精度時空基準建立的關(guān)鍵技術(shù),，實現(xiàn)了星載原子鐘國產(chǎn)化，并在國際上首次實現(xiàn)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng),。該系統(tǒng)建成后,，其各項技術(shù)指標均與國際先進水平相當。中共中央,、國務院,、中央軍委對北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建成給予了高度評價，稱“該系統(tǒng)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(簡稱五院)率先提出國際上首個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(quán)的星間鏈路網(wǎng)絡協(xié)議、自主定軌,、時間同步等系統(tǒng)方案,，填補國內(nèi)空白；研發(fā)國內(nèi)首個適于直接入軌一箭多星發(fā)射的“全桁架式衛(wèi)星平臺”，實現(xiàn)了衛(wèi)星自主監(jiān)測和自主健康管理,；實現(xiàn)了星載大功率微波開關(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，打破核心器部件長期依賴進口,、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,，北斗與國際先進衛(wèi)星導航系統(tǒng)同臺競技，做到了“核心在手”,，打破了美國GPS系統(tǒng)壟斷局面,，增強了我國在國際導航領(lǐng)域的話語權(quán)和主動權(quán)。
共同“致富”之路 項目群管理支撐衛(wèi)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，該工程牽引帶動了數(shù)百家單位,、數(shù)萬人團結(jié)協(xié)作,，早已形成“全國一盤棋”的大格局。
在航天領(lǐng)域,，五院緊密結(jié)合中國國情和航天系統(tǒng)研制實踐,，創(chuàng)造性地提出了一套突破關(guān)鍵技術(shù)、形成系統(tǒng)集成,、確保衛(wèi)星產(chǎn)品高質(zhì)量的項目群管理方法,，全面支撐了衛(wèi)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,。
在學科發(fā)展領(lǐng)域，北斗系統(tǒng)的研發(fā)直接帶動了航天器總體設計,、航天器動力學,、航天器環(huán)境試驗技術(shù)、空間數(shù)據(jù)系統(tǒng),、航天器數(shù)字化設計等專業(yè)快速發(fā)展,，促進了導航星座時空基準建立與維持、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科的建立。在北斗系統(tǒng)上使用星座可靠性分析,、衛(wèi)星共位,、大規(guī)模集成電路空間應用,、國產(chǎn)碳纖維等大量新技術(shù)，顯著促進了我國結(jié)構(gòu)材料,、微處理計算機,、微波器件,、電子技術(shù)等基礎學科和工業(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(wèi)星系統(tǒng)既牽引了原材料、元器件,、制造工藝的發(fā)展,，又促進了下游基礎產(chǎn)品、導航終端用戶產(chǎn)品和運營服務產(chǎn)業(yè)鏈的形成,，為建設下一代信息基礎設施,、發(fā)展現(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系、推動國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展作出了貢獻,�,；谛l(wèi)星導航定位的位置服務已成為新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
推開新時代的大門,，中國北斗初心不變,，力爭2020年服務范圍覆蓋全球、2035年建設完善“更加泛在,、更加融合,、更加智能的綜合時空體系”。（潘 晨 本報記者 付毅飛）
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符合國情之路 “先區(qū)域、后全球”的“三步走”戰(zhàn)略
在北斗工程誕生之前,，我國曾在衛(wèi)星導航領(lǐng)域苦苦摸索,，在理論探索和研制實踐方面都開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(qū)者,，雖然最終因技術(shù)方向轉(zhuǎn)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家學者提出了利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標的設想,，通過大量理論和技術(shù)上的研究工作，雙星定位系統(tǒng)的概念逐步明晰,。
接下來,，北斗是一步跨到全球組網(wǎng)還是分階段走？當時引發(fā)了爭議,。最終,，“先區(qū)域、后全球”的思路被確定下來,，“三步走”的北斗之路由此鋪開,。參與了技術(shù)路線討論的北斗一號衛(wèi)星總設計師范本堯院士后來評價說：“全球組網(wǎng)需要大量的時間和資金。當時用戶還集中在國內(nèi),、周邊,，因此‘先區(qū)域、后全球’的技術(shù)途徑更符合中國國情,�,！�
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面對快速增長的應用需求,，北斗二號邁開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，就展開了對第二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的論證,。2004年北斗二號衛(wèi)星工程正式立項研制,，隨后導航系統(tǒng)工程被列入我國16項國家重大專項工程。2012年12月27日,，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務,，成為國際衛(wèi)星導航系統(tǒng)四大服務商之一。
站在前兩代星座的肩膀上,，北斗第三步邁得無比自信,。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)夢想在握。
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北斗一號系統(tǒng)原創(chuàng)性地提出雙星定位方法,，打破國外技術(shù)壟斷,，建立了國際上首個基于雙星定位原理的區(qū)域有源衛(wèi)星定位系統(tǒng)。該星座的短報文服務在國際導航領(lǐng)域獨一無二,，在汶川地震等國家重大事件中發(fā)揮了至關(guān)重要作用,。短報文服務作為北斗的特色，在后續(xù)北斗衛(wèi)星中保留了下來,，為許多國家開展導航衛(wèi)星研制提供了啟發(fā),。
北斗二號系統(tǒng)突破了區(qū)域混合導航星座構(gòu)建、高精度時空基準建立的關(guān)鍵技術(shù),，實現(xiàn)了星載原子鐘國產(chǎn)化,，并在國際上首次實現(xiàn)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng),。該系統(tǒng)建成后，其各項技術(shù)指標均與國際先進水平相當,。中共中央,、國務院、中央軍委對北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建成給予了高度評價,，稱“該系統(tǒng)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(簡稱五院)率先提出國際上首個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(quán)的星間鏈路網(wǎng)絡協(xié)議,、自主定軌,、時間同步等系統(tǒng)方案，填補國內(nèi)空白,；研發(fā)國內(nèi)首個適于直接入軌一箭多星發(fā)射的“全桁架式衛(wèi)星平臺”,，實現(xiàn)了衛(wèi)星自主監(jiān)測和自主健康管理,；實現(xiàn)了星載大功率微波開關(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，打破核心器部件長期依賴進口,、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,，北斗與國際先進衛(wèi)星導航系統(tǒng)同臺競技，做到了“核心在手”,，打破了美國GPS系統(tǒng)壟斷局面,，增強了我國在國際導航領(lǐng)域的話語權(quán)和主動權(quán)。
共同“致富”之路 項目群管理支撐衛(wèi)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，該工程牽引帶動了數(shù)百家單位,、數(shù)萬人團結(jié)協(xié)作,，早已形成“全國一盤棋”的大格局。
在航天領(lǐng)域,，五院緊密結(jié)合中國國情和航天系統(tǒng)研制實踐,，創(chuàng)造性地提出了一套突破關(guān)鍵技術(shù)、形成系統(tǒng)集成,、確保衛(wèi)星產(chǎn)品高質(zhì)量的項目群管理方法,，全面支撐了衛(wèi)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,。
在學科發(fā)展領(lǐng)域,，北斗系統(tǒng)的研發(fā)直接帶動了航天器總體設計、航天器動力學,、航天器環(huán)境試驗技術(shù),、空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)、航天器數(shù)字化設計等專業(yè)快速發(fā)展,，促進了導航星座時空基準建立與維持,、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科的建立,。在北斗系統(tǒng)上使用星座可靠性分析、衛(wèi)星共位,、大規(guī)模集成電路空間應用,、國產(chǎn)碳纖維等大量新技術(shù)，顯著促進了我國結(jié)構(gòu)材料,、微處理計算機,、微波器件、電子技術(shù)等基礎學科和工業(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(wèi)星系統(tǒng)既牽引了原材料,、元器件、制造工藝的發(fā)展,，又促進了下游基礎產(chǎn)品,、導航終端用戶產(chǎn)品和運營服務產(chǎn)業(yè)鏈的形成，為建設下一代信息基礎設施,、發(fā)展現(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系,、推動國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展作出了貢獻�,；谛l(wèi)星導航定位的位置服務已成為新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,。
推開新時代的大門，中國北斗初心不變,，力爭2020年服務范圍覆蓋全球,、2035年建設完善“更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系”,。（潘 晨 本報記者 付毅飛）
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