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星光 | 专访“布星者”、中国工程院院士刘经南:北斗下一程,奔向“星辰大海”
2020/07/07 21:24  新华报业网  

  交汇点讯 从1994年北斗一号启动、二号亚太组网,再到三号全球定位,北斗倾注了我国科学家26年的心血,“接力式”的组网科研路,成就了如今“北斗+”的无限可能。

  日前,新华日报记者连线中国工程院院士刘经南,他是先后服务三代北斗系统的“布星者”之一,也是北斗三号系统卫星轨道精密定轨的重要参与者,中国实现“北斗梦”的奋斗进程,似可从他不懈奔走的“北斗人生”中窥得一二。值得一提的是,2012年~2018年,他任职昆山杜克大学校长的6年多间,与江苏结下“深厚情缘”,也为江苏培养了一批批通讯、电子信息领域的卓越人才。

  测绘人的“定位梦”,用自己的技术测定我国每一片土地

  “这是北斗系统中最后一颗收官星,也是一颗地球静止轨道卫星,在距离地面约36000公里的赤道上空。”6月23日,我国自主研发的第55颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心发射成功,年过7旬的北斗系统专家刘经南目不转睛定地收看网络直播,感慨北斗导航正由此登上世界舞台。

  时光回溯到20世纪90年代初,当时的中国没有自己的卫星导航系统,测量定位都得靠别人的技术,时为副教授的刘经南当年在为我国科考做测量工作,他感触强烈,一心盼望着要用我国自己的技术测定祖国大地上的每一座岛屿、每一片土地。“1994年我就参与了北斗一号最初的设计、研讨工作,当年北斗一号系统建设正式启动。”刘经南向记者回忆,1995年他主持的国家项目“GPS广域差分技术及其应用”研究取得了技术突破,他和团队陆续在北京、广州、武汉以及南海西沙岛礁上等地开启国内最早的“GPS广域差分试验”,在1000公里~2000公里区域内,实时定位精度可达到3~5米。由此他向国家建议:基于北斗一号GEO地球轨道静止卫星的双向通信功能,建立中国自主的广域GPS差分增强试用系统,一方面部分地满足行业用户的需求,同时可为北斗发展星基增强奠定技术基础。北斗专家组接受了这个建议,在北斗一号就实现了广域GPS差分功能。

  2003年,由三颗卫星构成的北斗一号系统正式建成,并开始为国内提供更为广泛的定位、导航与授时服务,中国成为继美国、俄罗斯之后,世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。刘经南说,虽然当时我国北斗技术刚刚起步,对于“全球跑”的动态卫星还不擅于管理,但就算只有三颗地球静止卫星,那也是我们自己的卫星导航系统!

  攻克多个关键技术,为北斗三号提升“精度”奠定重要基础

  北斗一号实现了“从无到有”,北斗二号标志着我国卫星导航系统的“落地生根”,北斗三号则开启了由并跑到部分领跑的征途。从北斗一号干到北斗三号,20余年间,刘经南这类执着的中国“北斗人”攻克了北斗卫星系统多项关键技术,大大提升了北斗系统迈进的步伐。

  “我们团队为北斗二号贡献了地基增强系统和高精度卫星定轨;在星间链路组网和定轨精度提升方案上,也为北斗三号提出了一些建议,同时坚持在扩容北斗双向通信功能基础上实现全球搜救功能。”刘经南另外还向记者提及一个细节,2006年前,在中国“全球卫星导航系统重大科技专项”立项过程中,他提出北斗“地基增强系统”论证,这原本是计划放在北斗三号开展布设的。在北斗二号建设期间,在湖北省委省政府资助下,他牵头建立了国内首个省级区域的“北斗地基增强”示范系统,将区域定位精度提升至厘米级,北斗二号总设计师孙家栋院士主持验收时,对实时定位的精准感到惊讶,亲自验证,此举也为北斗三号地基增强网的升级改造节省了时间。此外,刘经南团队还牵头解决了北斗二号卫星姿态转换期间(每半年约15天)不能服务的问题,更建立了亚太地区首个北斗/GNSS高精度国际分析中心,实现了我国北斗异构星座高精度数据处理关键技术的自主可控。

  相比GPS,刘经南认为,当前北斗系统最大的特点是“通导遥一体化”,兼具通信、导航和遥感功能。“只要你的头顶上,有超过4颗以上北斗卫星,就能够实现自主独立的精准定位。”刘经南说,你能在全球任何地点、任何时刻,都能搜到6颗以上北斗卫星,而在我们生活的亚太地区,最少能搜到12颗北斗卫星。这些卫星,有地球静止轨道的,有倾斜地球同步轨道的,也有中圆地球轨道的,最大程度地既保障了全球的信号质量,又保障了亚太地区高精度应用和抗遮挡对能力。

  下一程锚定“星辰大海”,江苏“北斗+”未来可期

  “我们的征途是星辰大海”并不是一句空话,在刘经南看来,未来一段时期,我国北斗发展的方向就是太空和海洋。他认为,伴随着北斗全球组网完成,以5G为代表的多种新技术,正为“北斗+”开拓更广阔的天地,一方面,有望通过“信号接力”的方式,将北斗定位深入海底;另一方面,发展“弱信号接收”技术,我们有望在距离地面十几万公里的外太空利用北斗信号进行定位。

  “总之,下一阶段,我国北斗技术将进一步优化和与其他技术融合,包括水下、室内、地下等在内的区域,信号被阻隔、被干扰以及被欺骗时遇到的问题,都有望被逐一攻克。”刘经南举例表示,未来,北斗技术将深入无人驾驶、高铁高精度定位和列车控制、电力网精准定位、智能农业、高精度测量测绘等领域,带来更多应用“新场景”,助力众多产业转型升级。

  在江苏,有关“北斗+”的美好想象也正照进现实,甚至成为一张发展“新名片”。以南京为例,全市北斗产业链企业已突破500家,南京市卫星应用行业协会相关负责人杨建中介绍,目前坐落在江北新区智能制造产业园的中国北斗卫星导航(南京)产业基地是我国第三个北斗卫星导航产业基地,基地已实现年300多亿元的产业规模。

  “据我所知,由北航牵头成立的北斗丝路学院就坐落苏州,这将为江苏培养一大批北斗导航与位置服务领域的国际化人才。”刘经南与江苏情缘深厚,对江苏发展北斗寄予厚望,2012至2018年,刘经南曾担任昆山杜克大学校长,此外,他也是江苏北斗产业联盟的首席科学家,他认为,江苏产业基础雄厚,有着丰富的智能制造场景,可以率先开启“北斗+”的应用落地。他建议江苏积极发展“北斗+服务”,可与传统服务行业深度融合,创造基于时空位置的新商态、新业态;还可以发展“北斗+功能”,例如北斗+无线网或输电网,这样的叠加让无线网、输电网成为一个能量和信息互相交融的“泛在网”,其所传递的不仅是传统意义上的信息,还包括与人类需求相关的物质和能量等信息。

  交汇点记者 王梦然 通讯员 高柯夫

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责编:周莉娜

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