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苹果手机终于支持中国北斗了 不用北斗就会被淘汰

来源:中国经济周刊

记者 贾璇 | 上海报道

苹果手机首次明确支持中国北斗。

北京时间10月14日凌晨1点,苹果公司发布iPhone 12系列4款新机型,和以往不同的是,新品将首次支持北斗卫星导航系统。

8月3日,中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在国新办发布会上介绍,目前大部分智能手机均支持北斗导航。当时,苹果公司还没有与北斗合作。

近年来,苹果公司可以说是领航GPS(美国的全球定位系统)市场的公司,其和北斗是否合作也备受关注。早在2个月前,双方合作的传闻就不胫而走。

当时,北斗三号系统卫星总设计师、中科院微小卫星创新研究院副院长林宝军就曾表示,“我估计支持北斗是必然的,否则iPhone 12一定会惨遭淘汰。”

iPhone 12为什么会支持北斗?北斗的优势是什么?用户体验如何?在北斗三号全球卫星导航系统正式开通后,《中国经济周刊》记者独家专访了林宝军。

林宝军接受专访 摄影:《中国经济周刊》记者 王雨菲

“其实你已经用上了北斗,只是不知道,还管它叫GPS”

采访开始,这位人送外号“北斗狂人”的总设计师,就率先为北斗“安利”了一把。

林宝军介绍,现在国内70%智能手机的芯片已经同时支持GPS和北斗。很多人感知不到北斗系统,是因为手机厂商、地图软件的制造商往往用“GPS”来代替所有卫星导航系统,大家也习惯说“打开GPS导航”。

现在世界上有四大卫星导航系统,分别为美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯定位系统(GLONASS)、欧洲的伽利略卫星定位系统(Galileo)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。

就像水和空气一样,现代人的生活已经离不开导航,林宝军道出依赖背后的奥秘:“我们80%的生活都和位置和时间有关,所以北斗三号组成的网是和百姓生活最密切的一张网。”

现在大部分手机上发挥作用的就是北斗

与其他卫星导航系统相比,北斗三号有一大特点,即空间段采用三种轨道卫星组成混合星座。“形象来说,我们的卫星‘站得高看得远’。”林宝军向《中国经济周刊》介绍。

从星座构成来讲,GPS、格洛纳斯和伽利略均采用中轨道地球卫星,卫星轨道距离地球表面约20000千米;北斗系统则采用低中高轨道结合的组网方式,除有24颗中轨道地球卫星外,还有6颗距离地表约36000千米的高轨道地球卫星。“高轨道卫星的参与,让中国及周边地区北斗系统的可见星数更多,定位更快、精度更高,尤其在低纬度地区性能优势更为明显”。

林宝军打开随身手机,屏幕显示研究院所处的上海张江地区上空,有15颗北斗卫星、9颗GPS卫星和10颗伽利略卫星。

北斗卫星定位系统工作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置,可见卫星数量的多少对于导航系统定位的精准度至关重要,同时也决定着系统整体性能。

“现在大部分手机上都是北斗和GPS共同作用,但咱北斗的可见星多,所以发挥主要作用的就是北斗。”林宝军说。

目前,全球已有120余个国家和地区使用北斗系统,全球服务可用性优于99%,这意味着在一年365天中,用户可在超过99%的时间内,享受到由北斗提供的服务。

夹缝里生存的后来者,此前不敢想象能超越美国人

“不再看人脸色过日子”,是北斗系统开通全球服务最重要的意义。除了给中国和世界更多选择外,北斗系统本身的自主可控也至关重要。

“GPS都发展几十年了,特别是好的频率资源、轨道都被它占了,更重要的是相关专利都给它占了,按我的话,我们要在夹缝里生存,这是后来者的难度。这堆技术中国人都没做过,当时难死我们了。”林宝军说。

卫星定位采用的是无线电测距方式,即距离=光速×传播时延。由于光速太快,为了精确地测出距离就必须精确地测出传播时延。这样就使时间精度成为导航的核心。

人们平时所用的钟表,精度高的大约每年会有1分钟的误差,这对日常生活是没有影响的,但卫星定位则需要世界上更准确的计时工具——原子钟。它利用原子吸收或释放能量时发出的稳定的电磁波来计时。

作为北斗卫星的“心脏”,原子钟的每一次跳动都直接决定着北斗卫星定位、测速和授时功能的精度,用林宝军的话来说,原子钟的性能直接决定了用户体验。

“原子钟的关键在于高稳定,北斗三号采用的中高轨道卫星,面临的空间环境更加恶劣,卫星在天上受到的辐射比低轨卫星高了10倍。加上太阳风、宇宙射线等高能粒子,打到卫星的计算机上,更易出错。”

但原子钟的研发过程不仅要面对简陋的条件、技术的封锁,甚至连科研设备也少之又少。

绝处逢生,2006年我国第一台星载铷钟产品一飞冲天,搭载验证取得成功。2012年,在北斗二号后期发射的卫星中,改变了以往的国产铷钟为主钟、进口铷钟为备份的模式,国产铷钟正式全面取代进口铷钟。

经过综合估算,北斗二号系统的精度大致是10米级,北斗三号使用新型原子钟后,频率稳定度提升了10倍,相应的北斗系统定位精度也从10米级跨向米级。

据林宝军介绍,北斗三号组网卫星采用的是“一星两钟”,同时配置两个氢钟和两个铷钟,保证北斗的精度比世界其他三大导航系统高约10倍,每300万年才会差一秒。

为了追上北斗卫星的高密度发射,曾经难倒人的星载铷钟,批产能力已经达到了每年50台左右。

除攻克原子钟之外,中国航天400多家单位、30余万北斗人集智攻关,相继攻克含星间链路在内的160余项关键核心技术,突破500余种器部件国产化研制,实现北斗三号卫星核心器部件国产化率100%。

“在这之前,超过美国人这事儿,我们连想都不敢想。”林宝军说。

责任编辑:刘万里 SF014

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