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北航人用北斗高精度打造中国位置,他获 [复制链接]

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“开始导航。全程XXX公里……”开车的人一定对这个声音耳熟能详。

出行路线规划、共享实时位置、周边服务推荐……导航定位让我们的日常生活格外便捷。那么,这些功能是如何实现的呢?距离我们头顶数万公里之遥的卫星发挥了巨大作用。

其中43颗卫星有一个响亮的名字:北斗。

年12月27日,北斗二号系统开通五周年新闻发布会召开。一年后,中国向世界宣布:北斗三号基本系统完成建设,于即日起提供全球服务。消息立刻“刷爆”了朋友圈。北京航空航天大学电子信息工程学院施闯教授也转发了一条,回忆起当时的心情,他说“非常自豪”。

一星期后,施闯站在了国家科学技术奖励大会的领奖台上。由他主持完成的“中国高精度位置网及其在交通领域的重大应用”获得年度国家科技进步一等奖。

北航获奖者在年度国家科技奖励大会现场(中为施闯)

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施闯——

我校电子信息工程学院教授、博士生导师

国家杰出青年科学基金获得者

教育部长江学者特聘教授

以第一完成人曾两次荣获国家科技进步二等奖

主持国家自然科学基金、、北斗导航专项、科技重点专项等各类科研项目20多项

发表学术论文余篇(SCI76篇)

授权发明专利61项

培养硕士、博士研究生62人

......

01

“天上好用,地上用好”

众所周知,全球目前有四大卫星导航系统,分别是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略和中国的北斗。GPS是目前全球应用最广泛的导航系统。人们不免疑虑:“年轻的北斗如何跟GPS媲美?”

施闯给出了答案:“把北斗的高精度作为一张牌打出来。”

高精度是卫星导航系统的核心竞争力之一。在我国,北斗具有得天独厚的地域优势,由多个基准站构成北斗地面增强系统,可大幅度提高北斗终端的定位精度和可靠性等,进而提供比GPS更高性能的服务。

听上去似乎不复杂,但要对高速运动的飞机、汽车等进行稳、准、快的定位,并非易事。施闯团队系统地建立了北斗实时精准定位理论方法,攻克了北斗卫星精密轨道、精密钟差、电离层对流层延迟、广域实时精密定位等误差处理技术,解决了北斗实时厘米级、事后毫米级定位的难题,技术水平跻身国际前列。

施闯团队开发的系统之一,可实时观测全球电离层情况,进而针对电离层对卫星信号的干扰作出修正

“天上好用,地上用好。”按照这一思路,中国北斗人加快奋进的步伐。“天上”十分热闹:年起,北斗一号、北斗二号、北斗三号相继组建。年11月起,我国一年内完成10箭19星发射,创下世界卫星导航系统建设新纪录。去年12月,施闯随科技部赴比利时参加中欧空间科技合作对话,“我们介绍北斗的时候,欧洲人也非常钦佩,觉得我们的速度太快了。”

“地上”亦百花齐放:以中国高精度位置网的重大应用为例,交通运输部建立了全球最大的营运车辆动态监管系统,实现了全国近%、超过万辆重点营运车辆的跨地区精细化监管,有效减少了重特大交通事故的发生;国家海事局等单位在沿海和港口建成多座北斗增强基准站,形成覆盖我国关键水域的北斗高精度服务网络,全国5万余艘渔船安装北斗,累计救助渔民超过1万人。

由一张北斗地面增强系统、三类数据处理中心和十个交通应用服务系统等组成的中国高精度位置网已经建立,形成了中国及周边区域自主可控的从米级到厘米级的位置服务能力,用户规模和服务能力为国际领先。在未来城市、自动驾驶、智能手机、共享单车及无人机应用等各领域,北斗高精度定位技术均得到广泛应用。

02

“北斗一定能做出高精度”

今天,北斗前装车辆超过万辆,高精度的北斗已经在各行各业大显身手,深深影响着我们的生活。很多人之所以没有直观感受,是因为在实际使用中GPS、北斗等往往联合发挥作用。面对这样的结果,施闯感到欣慰和满足。

5年,施闯承担了科技部项目“中国第二代卫星导航系统前期研究”。他回忆,当时我国已经发射了北斗一号系统,性能比GPS还有较大的差距,而北斗二号系统刚刚启动研制。

“老实说,最初大家对北斗能否实现厘米级的高精度定位还没有多少信心。”

“那您当时做这个,有信心吗?”

“有信心。在大家都还不是很相信的时候,我就一直坚信北斗一定能做出高精度来。”

施闯的信心源自此前数十年如一日的潜心研究。他学测绘出身,本硕博读的都是大地测量。据他回忆,在有卫星导航之前,我国科研人员测绘作业只能使用经纬仪或者天文观测,效率低、精度差。GPS最初进入中国就是用于测绘行业。“过去要在山顶住个把月才能测出的结果,GPS几个小时就解决了。”

GPS迅速推广开来,但价格不菲。“当时GPS的软件、硬件都非常贵。这么好的技术,我们却不掌握,就开始研究。”由是,施闯踏入了卫星导航研究领域。要实现高精度的卫星导航定位,必须解决从卫星轨道、钟差、大气延迟、坐标基准,到终端定位等一系列科学和技术问题,由于涉及核心技术,国外的资料也非常有限。“从我的导师刘经南院士、师兄葛茂荣教授等开始,几代人硬是把它‘啃’下来了,这是我们这个团队二十多年共同努力的结果”。

在年1月8日举行的国家科学技术奖励大会上,国务院总理李克强指出,要“大力提升关键核心技术自主创新能力”。对此,曾在欧洲宇航局做过GPS研究、参与过伽利略项目的施闯感触很深:“你做得再好,还是给别人打工。中国人就得搞自己的东西。”

唯有自主创新才能闪耀苍穹。施闯和团队多年潜心卫星导航领域的研究经验和成果,终于在北斗这一国家重大战略任务的攻关中得到试炼。回看北斗一路走来的历程,他难掩自豪:“很不错,(我国)确实做出来了。”

厚积才能薄发。科研攻关,从来如此。

03

“成果是大家的”

年12月18日,庆祝改革开放40周年大会在人民大会堂举行。名“改革先锋”称号获得者在大会上受到表彰。原北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士也在其中。当天,施闯转发了有关孙家栋的报道,并评价了四个字:“民族脊梁”。

年,施闯带领团队攻克了北斗系统实现厘米级精度的难关。令他没想到的是,当时已86岁高龄的孙家栋听说此事,亲自从北京飞到了武汉,“他非常感兴趣,说我一定要去看看”。

施闯回忆,那是年4月25日,孙家栋在详细了解项目内容后,提出了精准指导。“要先做个区域示范系统,再推广到全国,他对推广的过程也想得非常细。技术上、策略上都看得很准。”对北斗地面增强系统,孙家栋也给出了高度评价。

那次会面让施闯印象深刻的是孙家栋的爱国情怀:“作为老一辈的科学家,他考虑任何事情都是把国家利益放在第一位,说话常常是以‘我国’开头,骨子里就是这样,就是一个一心为国做事的人。我对他确实非常敬佩。”

年,施闯向孙家栋院士介绍项目成果

但谈到自己时,他只是质朴地说:“我是干点活吧”。他真正把自己作为北斗十几万科研工作者中的普通一员来看待。当说到高精度的北斗系统获得广泛应用与认可时,他脸上的笑容是真情流露。

关于他的谦逊和低调,身边人的感受最深。“施老师上午去人民大会堂领了奖,下午却好像什么都没发生一样,又在实验室忙碌起来。面对别人的祝贺,他总是说‘成果是大家的’。”他的博士生宋伟这样说。更让宋伟感动的是施闯对学生无微不至的关怀。“我第一次去武汉出差,施老师帮我安排行程、订房间、买车票,‘比我自己的父母还要细心’。”博士生郭仕伟深有同感:“年初,我来北航出差,施老师几次询问穿的衣服够不够,冷不冷。北方冬天干燥,施老师亲自去水果店买了一袋苹果放在会议室,嘱咐我们多吃水果。”

04

一群仰望星空的人

“我仰望星空,它是那样辽阔而深邃;那无穷的真理,让我苦苦地求索追随。”这是北航人再熟悉不过的旋律。对浩渺星空的朴素思索从古希腊先哲开始,又在康德心头不断唤起惊奇和敬畏。一如黑格尔所说:“一个民族有一些

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