【天文成就回顾15】“北斗”导航系统建成开通

喜迎国庆，喜迎“二十大”，10月1日起我们特别推出 2012-2022天文领域二十项成就回顾系列，每日一推。查看下图，速来揭晓“今日成就”。

2020-07-31

“北斗”导航系统建成开通

“北斗”是中国自行研制建设的全球导航系统，对我国国防、经济、民生具有重大战略意义。

北斗全球卫星导航（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是由中国自行研制建设的全球导航系统。卫星导航是空间信息基础设施的重要组成，主要用于定位（Positioning）、导航（Navigation）与授时（Timing）。1983年，“两弹一星”元勋陈芳允院士首次提出了研制“双星定位通信系统”的设想。1994年2月，北斗工程正式立项。2000年，首批2颗静止轨道卫星成功发射，北斗一号初具雏形，中国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

北斗三号全球卫星导航系统星座组网图

​北斗发展历程

2004年，北斗二号的建设启动，到2012年10月底，共发射16颗卫星，完成对亚太地区的功能覆盖。2017年11月5日，“北斗三号”首组2颗卫星升空，2020年6月23日北斗最后一颗卫星发射，全球组网成功。7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。北斗系统建设历时26年，400多家单位，超过30万名科技工作者参与，数十名两院院士为之付出心力。北斗导航系统是我国从航天大国迈向航天强国的重要标志，也是“十三五”期间我国实现第一个百年奋斗目标过程中航天领域完成收官的首个国家重大工程。

丰富多彩的北斗应用

北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。北斗系统的研制建设过程，经历“从无到有”、“从有到优”、“从有源到无源”、“从区域到全球”的艰辛探索之路。目前“北斗”系统在轨运行服务的共有45颗卫星，包括15颗北斗二号卫星和30颗北斗三号卫星，可以向全球提供定位导航授时、全球短报文通信、区域短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位7类服务。在实现以地球静止轨道卫星进行区域导航定位的经验基础上，首创“混合星座构型”，建成拥有24颗中圆轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星的全球系统，全球范围定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于20纳秒，并开创了通信导航一体化的独特模式，坚定不移地走出一条自主创新的道路。

北斗系统应用与生活息息相关

北斗卫星为我们导航，那么谁又能为北斗“导航”呢？在没有指南针，没有导航卫星的年代，人们依靠天上的星星来导航。同样的，在空间运行的卫星，也选择“观星”来确定其自身的空间指向和位置，这背后就是天文学的巨大作用。数千年来，天文学家专注于测量天体的位置和运动（天体测量学和天体力学），支撑起全球导航卫星系统（GNSS）的发展。国际地球自转服务参考组织IERS（International Earth ReferenceService,欧美主导，中国是重要成员）协调全球的各类天文望远镜观星测地，准实时地公布地球相对地心天球参考系的各种复杂运动参数结果，为导航卫星定位定轨所需的高精度时空基准坐标变换所用。北斗坐标系定义按照IERS规范，对准于最新的国际地球参考框架，每年更新一次，中国科学院天文领域专家保持着积极的国际交流，支持“北斗”建设。

​北斗卫星上的原子钟

有了精确的空间定位，还需拥有精确的时间基准。由于所有的信号都是通过电磁波传播，电磁波以光速传递，一丝一毫误差会被剧烈放大。“北斗”每颗卫星都搭载一颗异常精准的原子钟，精度普遍在千万年不差一秒的水平，并由国家统一提供时间基准，使得卫星、基站、用户的时间信号的严格同步的，这样才能保证导航与定位的准确性。例如北斗三号全球系统建设中，上海天文台已提供共16台星载氢钟作为主钟使用并正逐步走向轻小型化，在轨运行良好。从在轨综合表现来看，我国星载氢钟实现的用户测距误差由于伽利略导航系统。

上海天文馆“宇宙”展区中展示的北斗三号星载氢原子钟模型

北斗系统自提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，融入国家核心基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。据统计，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元。北斗与互联网、大数据、人工智能等新技术的融合发展，正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链，并正在成为北斗产业快速发展的新引擎和助推器，推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。目前，全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。后续，中国北斗将持续参与国际卫星导航事务，推进多系统兼容共用，开展国际交流合作，根据世界民众需求推动北斗海外应用，共享北斗最新发展成果。

编辑：LQ

审核：水仙

绘画：盛盛、凯丽

资料来源：人民日报、新华网、中新网、人民网、环球网、央视网

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