"北斗"定位精度与GPS旗鼓相当 已覆盖亚太地区
GPS使用4顆在軌衛星,而北斗實驗系統僅使用2顆、區域系統使用4顆,在向某個特定用戶提供定位服務,這是否意味著“北斗”正在向GPS的發展方向靠攏?
GPS採用無源定位方式,而北斗實驗系統採用有源定位方式、北斗區域系統採用有源、無源兩種定位方式,因此“北斗”具有有源和無源兩種定位方式,這反而是“北斗”的優勢所在。
GPS最初是利用核潛艇與其中4顆在軌衛星的相互位置關系,通過方程式解算出核潛艇位置,這是一種無源方式,即核潛艇不向衛星發射定位信息,隻有衛星向核潛艇發送信息。然而,這種方式也有不足之處,即沒有利用地面測繪成果,需要衛星數也較多。
上世紀80年代,由於我國經濟實力較弱,無法像美俄一樣大量發射衛星。於是,我國軍事測繪專家推出“雙星定位”理論,即將大地測量成果與太空衛星定位相結合。這是一種有源定位方式(即用戶需向衛星發送定位申請信號),雖然僅僅使用兩顆在軌衛星,但定位精度也能滿足需求。如今,我國北斗區域系統增加了無源定位方式,用戶可以便捷地在兩種定位方式中自由轉換。
孫家棟表示,“北斗”衛星發射到不同的太空軌道,正是為了使覆蓋亞太地區的“北斗”衛星密度不小於GPS,而且今后達到全球覆蓋時將擁有30多顆在軌衛星,“北斗”的定位精度並不比GPS的低。
在實際應用中,GPS為特許民間用戶提供“精碼”服務,其單點定位精度為5—10米﹔對於非特許一般民間用戶,提供“粗碼”服務,其單點定位精度為20—40米。此前,由於美國僅向我國提供“粗碼”服務,無法滿足諸如精密測量等民用需求。於是,我國組織建設了衛星導航增強系統,迫使美國開放中國區域的GPS精碼服務,從而使GPS定位精度達到10米左右。目前,“北斗”定位精度已由此前的25米提高到北斗二號的10米。
有源定位和短信功能是“北斗”的獨特優勢
“北斗”擁有的其中一種定位方式——有源定位方式,往往被人詬病﹔而其獨有的短報文通信功能,也往往被人稱為無用的“雞肋”,事實是否如此?
“實際上,這正是‘北斗’的優勢所在,也體現了‘北斗’卓越的系統頂層設計和今后的擴展能力。”譚述森表示,GPS的無源定位方式隻解決了“我在哪兒”的問題,而“北斗”的有源定位方式同時解決了“我在哪兒”和“你在哪兒”的問題,可以說“靠一個北斗用戶機就可以走遍天下”。
今年初,我國的一支地質勘探隊,在攜帶GPS用戶機進入無人區工作時失蹤﹔而在南海捕魚的幾千條漁船,由於裝備了北斗導航系統,沒有一艘船因為海上風暴而迷航,這就是定位方式差異導致的結果。
“為在城市高樓群或高山峽谷中的用戶提供定位服務,‘北斗’也比GPS強一些。因為在頭頂上的狹窄空域,前者比較容易同時找到兩顆在軌衛星,而后者很難在頭頂上同時找到4顆衛星。”譚述森說。
中國衛星導航定位應用管理中心主任楊寶峰介紹:北斗區域系統的建成和開通運行,標志著中國衛星導航事業的跨越式發展,也標志著“北斗”的應用將進入規模化、社會化階段。與GPS系統相比,“北斗”有著自身的特色和優勢,服務上與GPS基本相當,在功能上,北斗系統的位置報告、指令傳輸功能是GPS所沒有的。因此可以說,就國內應用而言,GPS能做到的,“北斗”都可以做,而且“北斗”所具有的特色優勢,一定會比GPS應用得更好、更廣。
如今,美國研發的第三代GPS以及歐盟、印度等國正在研發建設的新系統,都在考慮增加有源定位方式。“別人學‘北斗’,並不令人奇怪﹔今后中國人不用‘北斗’,這才是令人奇怪的事。”南方測繪集團技術管理中心技術總監李耀忠感慨地說,雖然“北斗”在地面站設備、用戶設備、衛星技術等方面與美國仍有差距,但在頂層設計和系統結構方面的優勢,能在相當程度上彌補我國在基礎工業方面的不足。