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刘经南院士:北斗改变生活

发布时间:2011-03-28

北斗有一个试验系统,然后有一个区域系统,最后是一个全球系统。北斗试验系统建成以后,很快就在国防和经济建设中得到了广泛的应用,而且用户逐年增加。现在的北斗试验系统可以说已经在科学上、渔业中、救灾中以及国防领域作出了很大的贡献,未来将在社会生活管理、农业、交通以及工程和科学技术中作出更大的贡献。

北斗已有的一些应用,比如说利用北斗系统进行时间传递和时间同步的研究,已经在科学、金融、电力及通信中得到广泛应用。因为要保证时间的一致性是非常重要的需求,比如金融的贸易都要有时间点,错了时间点,可能原来是赚的,后来就亏了,所以金融的时间必须由我们国家自己掌握的时间系统来保障。

在渔业上面,北斗系统也已起到了很大的作用,主要的原理是针对不同种类的鱼群随着洋流定期洄游的特点,利用北斗系统的定位来寻找将要到某个点的鱼群,渔船和鱼群交汇就可以捕到大量的鱼。另外,它还可以确保渔船在海上安全作业,因为北斗试验系统既有定位功能,又有通信功能,当有台风或者海况不好的时候,可以及时通报情况,让渔船安全返回。

北斗系统在汶川、舟曲的救灾过程中发挥了很大的作用,北斗有定位和特有的短报文通信功能,可以及时把位置报给救灾指挥部。而当地在灾害的情况下,作为生命线的通信设施已经完全破坏了,唯一有用的就是北斗系统,所以北斗的短报文通信功能在救灾过程中发挥了特别重要的作用,特别是在汶川和舟曲。

另外,北斗试验系统还开发了基于北斗的森林防火系统,在防火车上装上了具有通信功能的北斗定位接收机,可以引导车子和消防人员到火灾点救灾,或进行人员调度指挥。在水资源方面也已经开始应用,作为水资源监控,它可以实时监测和传递江河的水温等水环境,包括水污染的信息,以及在海洋监测海潮的信息,其中,海潮的信息在科学上、工程上、民用上、渔业上都有广泛的应用。这个系统也已经建成使用了。

另外是大气环境监测,很多高原地区基于北斗的气象监测站可将气象数据实时发送到气象中心,进行统一计算。气象预报是要用很广泛的区域资料才能得到预报的。

当然,作为北斗系统一个主要的运用领域就是国防上的应用,基于北斗试验系统建立了北斗面向陆军的战场和训练指挥系统。包括战场精密武器时间同步协调指挥,飞机、火箭的实时位置、轨道的确定,对我们国家一些武器试验和改进起到了很重要的作用。

这是北斗试验系统现在已经在用的的一些情况。当我们建成区域系统和全球系统以后,北斗的威力将成倍增加,可以和现在的GPS系统发挥的作用完全一样。北斗在全球系统布设完毕以后,将和GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲的Galileo一起组成全球卫星导航系统。

北斗能作为GNSS一员参加全球板块运动监测。全球板块运动监测是发现和预测地震的一个最重要的手段。日本为什么是多地震国家呢?因为它处在四个板块的交界处,一个是太平洋板块,一个是北美板块,再一个是欧亚板块,下面一个板块是菲律宾板块,大家都挤它,它就没地方跑,岩石就发生变形,然后就引起地震。这次太平洋板块位移很大,欧亚板块位移也很大,大家都往它那里挤,对这种板块运动的监测对灾害的预报具有很重要的作用。

将来北斗会在工程技术上有广泛的应用。首先在航天工程方面它将作为关键设备为各类遥感卫星提供精密轨道位置,包括姿态的位置。因为遥感卫星要对准地面,还要对准地面的某个地方,这样才能知道我们拍的照片怎么跟地面匹配起来。北京的中央电视台钢架结构稳定不稳定?两个钢架在一点交汇的时候,那个地方变形会很大,这是当时测算的温度引起的变形,可以达到十几个毫米,超过一定的变形就会垮,所以在施工过程中要进行严密监测。也可以对一些大坝进行监测,监控大坝毫米级、亚毫米级的变形,变形超过一定范围的话,大坝可能会垮掉,引起更大的灾难。当时在98抗洪中,大坝监控系统起到了作用,北斗将来完全可以做类似的工程上的应用。

再就是桥梁的施工监控以及桥梁完成以后的变形监控,利用卫星定位技术能够在两个塔顶上,以及在桥面施工过程中间保持准确的对接,并在工程以后,进行桥梁负载变形的监测。

还有是在公路的碾压、大坝碾压上面,给碾压机装上卫星定位接收机,顶上戴一个帽子就是天线,可以进行大坝碾压的控制,碾得平不平、直不直,碾多少遍,现在完全用机器来控制,保证质量。

北斗在国防上的应用,能使作战效能提高100-1000倍,作战费效比提高10-50倍,作战费用交换比降低20-100倍,大大提高国防能力和减少国防经济的负担。

当然还可以有其他方面的应用,在民航航路管理和导航、飞机着陆等方面起到关键作用。

在陆地交通中用途就更多了,北斗将在智能交通、路况信息管理、道路堵塞治理、车辆监控和车辆自主导航方面有广泛的应用前景。

我们国家的高铁,也可以运用北斗系统进行道路的建设、路基沉降的监测,利用北斗进行运行管理和运行安全监控。

精密农业也是个大有前景的领域。北斗的实时精密定位将应用于土地和农田的整理和管理,北斗终端装在拖拉机和收割机等农业机械上能够以0.1m的定位精度实现对农田的精密耕作。我们现在耕种面积是以亩为单位的,大概是660平方米,将来是以0.1×0.1平方米的精度水平进行工作。

另外,现在强调社会管理创新,北斗在这方面有很大的应用。首先是个人位置服务,每个人拿一个北斗的接收机串街走巷,都不会出问题,当然汽车方面的已经介绍了。在城市的管理、搜救、安全管理方面也有很广泛的应用,现在城市要求网格管理,进行部件管理,它可以管到城市的每一个部件。

弱势群体监护方面,配上接收机的话,可以准确地知道他的位置,并告诉公安系统包括监护者,从而实现实时监控。校园GNSS+RFID学生安全监控网,能够保护中小学生。一旦学生戴的校徽里面加了芯片,任何时候都知道他在哪里,而且这个信息可以通报给家长、公安局和教育局。

总之,全球卫星导航定位技术的应用领域,上至航空航天,下至工业、渔业、农业生产和日常生活,已经无所不在了。正如人们所说的:“GNSS的应用,仅受人类想象力的制约”。 

另外,卫星导航定位的发展集成了现代最前沿的科学技术的发展成果,反过来也极大地推动了其他科学技术和各行各业的发展。现在已产生了导航学这样一个新兴的交叉学科,并成为世界上最热门的学科之一。

 

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