北斗「收網」：26年かけて追いつき、追い越す

6月23日、西昌衛星発射センターの一挙手一投足は億万人の繋がりとなりました。

午前9時42分、長征三号の乙運搬ロケットは自主的に電気を供給します。9時43分、ロケットは正式に打ち上げられました。9時46分にブースターの分離が始まります。10:09星の矢は分離して、10:15は西昌の衛星の発射センターの主任の張学宇を通じて確認して、第五十五個の北斗の衛星の発射は円満に成功します。これは中国の衛星ナビゲーションシステムの歴史的な瞬間となります。

この最後の静止軌道衛星（GEO）の成功に伴い、北斗三号の全地球衛星ナビゲーションシステムは全世界ネットワークを完成しました。以来、中国からの自主開発の衛星が世界の信号源をカバーし、「星座」の海を形成しました。この目標を達成して、私達の国は二十年しか歩きませんでした。

ナビゲーションと言えば、大衆から一番近いのは携帯電話かもしれません。一つのよく知られているシーンは地図ソフトの中の「GPS信号が弱い」というヒントです。このように、米国の全世界の衛星ナビゲーションシステムのGPSと衝突しましたが、実際には今日携帯に適用されたGPSはすでに「全地球測位システム」の略称で、全世界の4大衛星ナビゲーションシステムの総合的な判断が融合したものです。

中国の北斗と米国のGPSのほかに、グローバル衛星ナビゲーションシステム（GNSS）の中核サプライヤーとしては、EU Galileo、ロシアGLONSASSがあり、それぞれの発展過程、配置技術の遅れ、スペクトル資源の違いに基づいて、地球大気層以外の上空で共同で複数のネットワークを構築し、四つのシステムの間で互いに互換性があり、人類に高精度の衛星ナビゲーションサービスを提供しています。

対照的に、中国の北斗システムは遅れていますが、独自の中高軌混合星座構造を持っています。位置情報を取得する以外に、独特の機能設定があります。2019年末の会議で、中国の衛星ナビゲーションシステム管理弁公室の主任は、「北斗三号システムは、完全に自主的に革新し、自主的に設計し、自主的に建築し、自主的にコントロールできるもので、中国の創造物である」と述べました。

しかし、この遠非終点は中国衛星ナビゲーション測位協会の首席科学者曹冲の総括によると、今後10年間、衛星ナビゲーションは技術的には依然として軟骨の克服が必要で、より広い応用市場はまだ人類の想像力によって制限されています。

全世界の4大衛星ナビゲーションシステムは、次世代の技術とサービスに関する配置がすでに始まっており、2035年前後に新たなノードとして選択が相次いでいる。

26年の三歩

年代には、わが国が衛星ナビゲーション測位システムの構築を提案したことがあります。北斗二号衛星システムの総指揮者である李長江氏の回想によれば、当時の国民経済が支える力がなかったため、このシステムはついに歴史の舞台から撤退することができなくなりました。

その後しばらくの間、中国は多くの応用分野で米国のGPSナビゲーション技術だけを採用しました。しかし、これらの個人の時間と空間の正確な位置を表す情報パイプは他人の手に握られています。自主的な安全性に対するコントロールだけでなく、歴史的な段階で「首を絞められる」という苦境に直面しています。

重要な出発点は1994年に発生しました。主要顧客の条件が比較的成熟した後、我が国は北斗一号衛星ナビゲーションシステムの建設を開始する決心をしました。

無から有までの過程だが、訴求もいよいよ切実になった。この年に、米国のGPS衛星ナビゲーションシステムが完成し、応用が開始されました。歴史ノードから言えば、彼らは相対的に前に走りました。その後も長い間、全世界の衛星ナビゲーションシステムの中で最も成熟した人になりました。

建設初期の中国北斗にとって、技術条件から財力まで、未知のものが多い。しかし、中国の衛星技術システムはすでに人材が現れており、次に北斗システムの独特性に基礎を定めました。

1985年、中国科学院院士、「863計画」の提唱者の一人である陳芳允は、地球の同期衛星を利用して位置付けと通信を行う構想を提出しました。

この技術路線は北斗システムが初期に2つの同期点衛星と地上高距離データベースだけで目標範囲内の位置付けを実現できます。また、ユーザーは位置に合わせてメールを送ることができます。位置報告などの機能があります。これまで北斗システムならではの機能です。

しかし、ショートボードもあります。アクティブサービスによって測位を実現するには、端末機が衛星と地上制御局を通じて相互作用を実現する必要があります。同時に地上制御局が中間アルゴリズムの問題を解決しなければならないため、北斗1号システムにアクセスするユーザー数には一定の制限があります。

2000年、我が国は初めて自分の2つの地球の静止軌道衛星を発射してそしてすぐに使用に入って、北斗の1番は正式に配備を始めます。それ以来、中国は米国、ロシアに続いて、独立衛星ナビゲーションシステムを持つ国となった。

北斗一号衛星ナビゲーションシステムは主に中国のユーザーに向けて、位置付け、タイミング、広域差分、短報通信などのサービスを提供し、第一歩を着実に踏んでいます。

より広い空間に向かって、より大きな効果を発揮するために、反復が早く来ます。2007年から2012年にかけて、北斗二号システムは相次いで14基の衛星を打ち上げ、中国独自の「地球静止軌道衛星（GEO）＋傾斜地球軌道衛星（IGSO）＋中円地球軌道衛星（MEO）」の中の高軌道混合星座構造を形成し、精密度、耐遮蔽性、カバー範囲などの面から、後続の発展のための強固な基礎を打ち立てた。

また、北斗1号の技術体制を維持し、「パッシブ測位サービス」の技術を追加し、アジア太平洋地域に向けたサービスの提供を開始しました。「アクティブサービス」に比べ、「パッシブ」という技術体制はユーザー数に制限がなく、米国のGPSシステムと一致するルートである。

「北斗二号の位置付けはGPSとほぼ同じで、全世界の測位システムを作ることです。しかし、当時の技術的条件は国内ではまだ世界トップレベルに達していませんでした。例えば原子時計、地球制御点などです。だから、北斗二号の衛星軌道測位能力と精度は挑戦に直面します。21世紀の経済報道記者のインタビューを受けて、中海達理事長の廖定海はこう総括した。

2020年から30基の衛星打ち上げ網が完成し、北斗3号システムが全面的に完成しました。数年来の技術路線に続いて、中国はKa星間リンクの周波数帯を採用して、これはもっと高い機密性と通信速度を得ることができて、中国は正式に整っている全世界範囲の衛星ナビゲーション応用サービスを開始しました。

北斗の星、中国の伝統の上で方向を導く星座の行列に用いて、別の1種の精密な測量を経ての協力の方式で、家々の灯火に入って、家族の国を守ることを助けます。

兼ね備える全世界の四大システム。

衛星ナビゲーションシステムの配置と発展速度から見れば、中国は間違いなく一番速いです。

「米国、欧州連合（EU）とロシアの衛星ナビゲーションシステムは、ダイナミック衛星を中心としており、戦略は少なくとも数の衛星を動かすことで、各場所に3つ以上の衛星を確保する。私達の北斗システムは静止軌道衛星＋非静止軌道衛星を組み合わせた方式を採用しています。その原理は「後方交差」です。廖定海の分析によると、衛星の分布が分散すればするほど、衛星で構成される空間立方体の体積が大きくなり、ユーザーの位置決め精度も高くなるという。

非静止軌道衛星はまた中円軌道衛星と傾斜地球同期軌道衛星に分けられており、廖定海は、中円軌道衛星の軌道高度は普通2千万メートル前後であり、地面から遠いと位置決め精度の表現が悪くなり、北斗システムは同期軌道衛星がついているため、ある種の衛星に頼るより位置決め精度が優れていると考えている。すなわち幾何学的分布因子がより良い。したがって、北斗の測位はGPSよりも正確です。彼は指摘した。

このため、廖定海によると、北斗三号は高精度測位、周波数、チャンネル数などの各方面の性能から、米国のGPSシステムに劣らず、関連システムの配置と建設速度も非常に速いという。もちろん北斗システムが追い続けているこの数年、GPSシステムもどんどん更新され、新しい衛星チャンネルが増えました。

国金証券も、先代に比べて北斗三号は世界トップのルビジウム原子時計と星間リンクを応用しています。これにより北斗三号は位置付け精度を2～3倍にして、4メートル前後のサービス精度を高めます。周波数安定度は以前より10倍になり、直接的に推進精度、速度、タイミングを1級まで上げます。自主的なナビゲーションによって、地上局が全部失効しても、北斗システムは星間リンクを通じてユーザに正確な位置付けとタイミングを提供することができます。

同機構は、北斗システムが天地一体化のレイアウトを実現し、ネットワーク状の精確な時空システムを構築したとみている。ネットが完成したら、外国のナビゲーションシステムと区別しなくて、独特な優勢があります。

しかし、全世界の4大衛星通信システムは完全に対立したり独立したりする競争関係ではなく、これらの大国の重器型の技術は実際にはずっと競争関係に属しています。

これは通信の世界のスペクトルの資源は取っても切れないことができないので、時間の先駆者を占めて更に優位があります。全世界の四大システムの間で掌握するスペクトルの資源は異なっていて、共有するのは必然的な道です。

以前は北斗の代わりにGPSシステムを倒し、全世界のいくつかのシステムが孤立しているという話がありました。廖定海氏は、実際に民間の体験にとって、世界の4大衛星ナビゲーション測位システムと一緒に使うと効果が一番いいと指摘しています。

産業界の会社にとっては、チップ設計面でのオープン互換性がより多く、無線周波数、ベースバンド、信号処理とアルゴリズムなどの面で、四大グローバル衛星ナビゲーションシステムからの情報を受信できる。

「この4つのシステムを通して、数十個の衛星からの情報を得ることができます。これもGNSSのグローバルナビゲーション衛星システムを作る意味です。」廖定海続称

次の挑戦

兼ね備えているのは一方で、自身の発展から言えば、四大システムはすでに次の「競争」コースを「定めた」ということになります。

中国衛星ナビゲーション測位協会の首席科学者、曹冲氏は「今後10年間、衛星ナビゲーションは何をするべきですか？簡単に言うと、北斗を使って、それをアップグレードして新しい時空システムの飛躍的発展を実現します。」

その中には2つの側面があり、1つは技術反復の深化であり、2つは着地拡大を適用することである。これは産業チェーンの探索の流れとなっている。

曹冲は、実际の卫星ナビゲーションの肋骨は依然として明らかである。日地スペースの太阳黒点と地磁気などの地球物理的な异常な摂動変化、物理的遮蔽、シールドとマルチパスと反射、及び意図しない妨害胁威と妨害攻撃はGNSS信号受信の异常な中断と操縦の失败を招くと说明した。

このために、我が国はすでに広範囲の地盤増強システムの着地を推進しています。これに基づいて、星基強化システムの加速配置も計画表にあります。

簡単に言えば、これらの2つの技術はそれぞれ地上基準ステーションからの信号増強と宇宙衛星間の信号増強に着手しています。全世界の4つのシステムは実はしっかりと実行しています。

廖定海は21世紀の経済報道記者に対し、「地域性強化システムを除いて、ナビゲーション技術を組み合わせることは衛星ナビゲーション技術のもう一つの重要な方向になる」と語った。

具体的には、衛星ナビゲーション技術自体は絶えず発展し、コア素子をアップグレードすることによって、消費電力を減らし、コストを削減する。中海達はすでに無線周波数チップを発売した上で、現在ベースバンドのチップの研究開発に着手しています。

一方、衛星ナビゲーションと慣性ナビゲーション技術はより深く結合できる。衛星ナビゲーションシステムは空からの信号を受信するため、信号が途絶えるところでは測位できません。慣性ナビゲーション技術は外界の影響を受けずに、自主的に位置決めできます。しかし、時間が経つにつれて慣性ナビゲーションの測位誤差が次第に大きくなります。これはまた衛星ナビゲーションのリアルタイム位置決めが必要です。したがって、二つの効果的な融合は実用的な応用における重要な問題を解決することができる。

技術と応用は従来から相補的である。正面からぶつかってきた「新インフラ」の波は、明らかに「北斗＋」と「＋北斗」の巨大な想像空間を開いています。

廖定海は、5 Gは北斗システムのために産業の新しい生態を開き、北斗の精確な位置サービスを徐々に積み上げるにつれて、見通しは非常に広いと考えています。

最近一回の北斗衛星ナビゲーションシステムが大いに異彩を放ったのは、国家がチョモランマ峰に対する第三回登頂測定作業の間で、初めて北斗システムを使うので、産業界に対して特別な意義があります。

北斗三号の独特な能力に基づいて、特に突発災害の過程において、その重要性は特に際立っています。李長江氏によると、2008年の汶川地震の際、ネット、通信がすべて途絶えた場合、各方面の力は北斗のユーザー機を通じて正確に位置を決めることができ、第一時間は被災地の現地情報にフィードバックし、民衆の危険からの脱出を助ける。

急速に発展した自動運転やロボット、モノのネットワークなど、膨大な応用シーンが続々と「国の重器」を呼んで私たちのもとに向かってきます。

曹冲が述べたように、衛星ナビゲーションの応用は「こんなに広くて、無限である。そのサービスは人々の想像力の制限を受けているだけで、想像できないことはない。できないことはない」

近い将来、衛星ナビゲーションシステムに言及し、「北斗」と言えば、もう「携帯電話」だけを考えなくなります。私たちの触角は無限遠まで延びることができます。