挑战GPS,北斗还须跨过两道门槛
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当下全球仅有四大卫星导航系统存在:分别是美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统。
其中,美国的GPS是全世界应用最广泛、最成熟的卫星导航定位系统。
而早在上个世纪60年代,我国就着手布局自己的“天眼系统”——北斗;随着2000年第一颗北斗导航卫星成功发射,我国开始逐步建立北斗卫星定位系统,北斗芯片的应用也逐渐增多起来。
目前北斗卫星覆盖了80%左右的国家,预计至2020年,北斗将成为国际市场中具备覆盖全球功能的新卫星导航系统。
届时,北斗芯片的应用前景亦将更为广阔!
“北斗芯片开放平台”的发布及北斗第三代芯片HD8040的问世,给了中国的芯片厂商与国外芯片厂商在定位技术上一较高下的舞台,至于想要打破GPS在民用上的垄断的说法,就目前的技术而言,还存在很大的壁垒。
相关专家分析道,这要从卫星导航的基本原理谈起。
首先,移动设备通过定位芯片搜索到卫星的相应位置和时间等信息后,地球表面的卫星也跟着接收到了信号,紧接着根据各种复杂的物理和数学计算,定位就变得顺理成章了。
然而北斗和GPS精准度的差距,除了地球表面覆盖的卫星数量上的劣势,还有“原子钟”这个关键设备上的技术不足。
就拿定位测量来说,时间系统有着极其重要的意义,在由跟踪站对卫星进行定轨时,要求卫星位置的误差小于1厘米时,相应的时刻误差应小于2.6微秒;如果要求测量的距离误差小于1厘米时,则信号传播时间的测定误差应小于0.03纳秒。
原子钟是用来计算时间的重要设备,若差距在1纳秒,定位的误差就会扩大0.3米。
就此而言,GPS技术要优于北斗技术且更加成熟,前者的原子钟精确度非常高,能精准到两千万年的时间范围内误差不超过一秒。
而我国的原子钟则体积大、质量重、精度还差了一个量级,因此精准度自然是“谬以千里”。
起初原子钟还可以通过境外渠道购买到,但在我国打算开始构建导航系统时,国外立刻实施禁运。
尽管近年来北斗所使用的原子钟已经有了很大技术突破,但最顶尖的技术则被美国掌握并封锁着,因此北斗系统想要追赶GPS还有很长的一段路要走。
其次,在定位原理上北斗系统也存在缺陷。
北斗系统采用的是主动式双向测距二维导航,地面中心控制系统解算,并提供用户三维定位数据;GPS则是被动式伪码单向测距三维导航, 由用户设备独立解算自己三维定位数据。
北斗系统的这种工作原理有两个问题尚未解决,一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性, 这对于军事相当不利。
二是由于设备必须包含发射机,因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。
整个北斗系统,官方只负责空间星座和地面监控部分,这两部分耗资巨大,技术要求高,具有唯一性,系统性能指标主要取决于这两部分。
但用户和市场是否接受基于北斗系统开发出来的芯片或其他产品,则需要实力说话。
故此,尽管近年来全国各地都在发展北斗导航产业集群,但鲜有像华大北斗这样开发出质量能比肩GPS芯片的产品,其根本原因除了技术壁垒,就是研发的成本太高。
不过北斗系统也有在中国境内及周边地区导航更精准、芯片及衍生产品价格方面要普遍优于国外同类产品等优势。
中国卫星导航定位协会统计数据显示,2017年,我国卫星导航与位置服务产业总体产值已达到2550亿元,较2016年增长20.4%。
相较于全球市场,国内卫星导航设备营销总规模占比逐年提高,已接近15%。
有专家预测,到2020年,仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币,年复合增长率达到40%以上。
今年四月,中阿北斗系统合作成功在突尼斯市举办,这更意味着北斗导航即将覆盖全球,并且打破了美国GPS的垄断。
相信北斗系统在持续不断的更新和完善后,能够真正成为“国之重器”,并在多场景实现突破,发挥出更广阔的服务价值。
作者:滕鹏
编辑&排版:王云
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