导航技术的国内外研究进展论文

进入二十一世纪以来，世界航天活动呈现蓬勃发展的新态势。主要航天国家相继制定或调整航天发展战略、发展规划和发展目标，航天事业在国家整体发展战略中的作用日益突出，航天活动对人类文明和社会进步的影响进一步增强。中国航天事业始于1956年，迄今已整整走过五十年光辉历程。半个世纪以来，中国独立自主地发展航天事业，在若干重要技术领域已跻身世界先进行列，取得了举世瞩目的成就。中国坚定不移地走和平发展道路，一贯主张外层空间是全人类的共同财富，支持和平利用外层空间的各种活动，积极探索和利用外层空间，不断为人类航天事业的发展作出新的贡献。中国已确立了在本世纪前二十年实现全面建设小康社会和进入创新型国家行列的战略目标，中国航天事业的发展面临新的机遇和更高要求。在新的发展阶段，中国将坚持以科学发展观为指导，围绕国家战略目标，加强自主创新，努力推进航天事业更快更好地发展。自2000年中国政府发表《中国的航天》白皮书以来，中国航天事业又取得长足进展。为增进世人对过去五年及今后一段时期中国航天事业发展的了解，这里就有关情况作些介绍和说明。一、发展宗旨与原则中国发展航天事业的宗旨是：探索外层空间，扩展对地球和宇宙的认识；和平利用外层空间，促进人类文明和社会进步，造福全人类；满足经济建设、科技发展、国家安全和社会进步等方面的需求，提高全民科学素质，维护国家权益，增强综合国力。中国发展航天事业贯彻国家科技事业发展的指导方针，即自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来。在新的发展阶段，中国航天事业的发展原则是：——坚持服从和服务于国家整体发展战略，满足国家需求，体现国家意志。中国将发展航天事业作为增强国家经济实力、科技实力、国防实力和民族凝聚力的一项强国兴邦的战略举措，作为国家整体发展战略的重要组成部分，保持航天事业长期、稳定的发展。——坚持独立自主、自主创新，实现跨越式发展。中国航天事业靠自力更生起步，在自主创新中不断发展。提高自主创新能力是航天事业发展的战略基点。根据国情和需求，有所为、有所不为，选择有限目标，集中力量，重点突破，实现跨越式发展。——坚持全面协调可持续发展，发挥航天科技对国家科技和经济社会发展的带动与支撑作用。加强战略筹划，统筹规划空间技术、空间应用和空间科学的发展。以航天科技进步为先导，带动高技术和产业发展，促进传统产业的改造和提升。保护空间环境，合理开发和利用空间资源。——坚持对外开放，积极开展空间领域的国际交流与合作。中国支持和平利用外层空间的各项活动，在平等互利、和平利用、共同发展的原则基础上，加强与世界各国在空间领域的交流与合作。二、过去五年的进展2001年至2005年，中国航天事业实现了快速发展，取得一系列新成就。建成一批具有世界先进水平的研制和试验基地，进一步完善研究、设计、生产和试验体系，航天科技基础能力显著提高；空间技术整体水平明显提升，攻克一批重大关键技术，载人航天取得历史性的突破，月球探测工程全面启动；空间应用体系初步形成，应用领域进一步拓展，应用效益显著提高；空间科学实验与研究取得重要成果。空间技术1.人造地球卫星。过去五年，自主研制并发射22颗不同类型的人造地球卫星，整体水平明显提高。在已初步形成的四个卫星系列的基础上，发展形成六个卫星系列——返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实践”科学探测与技术试验卫星系列、“资源”地球资源卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列。此外，海洋卫星系列即将形成，构建“环境与灾害监测预报小卫星星座”计划正在加紧实施。一批新型高性能卫星有效载荷研制成功。各种应用卫星初步投入业务运行，其中“风云一号”和“风云二号”气象卫星已被世界气象组织列入国际业务气象卫星系列。地球静止轨道大型卫星公用平台的各项关键技术取得重要突破。大容量通信广播卫星研制取得阶段性成果。微小卫星研制及应用工作取得重要进展。2.运载火箭。过去五年，自主研制的“长征”系列运载火箭连续24次发射成功，运载火箭主要技术性能和可靠性明显提高。自1996年10月至2005年底，“长征”系列运载火箭已连续46次发射成功。新一代运载火箭多项关键技术取得重要突破，120吨级推力的液氧/煤油发动机和50吨级推力的氢氧发动机研制进展顺利。3.航天器发射场。酒泉、西昌、太原三个航天器发射场建设取得新进展，提高了综合试验和发射能力，多次完成各种运载火箭、各类人造卫星、无人试验飞船和载人飞船的发射任务。4.航天测控。航天测控网的整体功能进一步增强和拓宽，多次为各种轨道的人造地球卫星、无人试验飞船和载人飞船的发射、在轨运行和返回着陆提供测控支持。5.载人航天。1999年11月20日至21日，中国成功发射并回收第一艘“神舟”号无人试验飞船，之后又成功发射三艘“神舟”号无人试验飞船。2003年10月15日至16日，发射并回收“神舟”五号载人飞船，首次取得载人航天飞行的成功，突破了载人航天基本技术，成为世界上第三个独立开展载人航天的国家。2005年10月12日至17日，“神舟”六号载人飞船实现“两人五天”的载人航天飞行，首次进行有人参与的空间试验活动，在载人航天领域取得又一个重大成就。6.深空探测。开展了绕月探测工程的预先研究和工程实施，取得重要进展。空间应用1.卫星遥感。卫星遥感应用的领域和规模不断扩大，一批应用关键技术取得突破，基础设施得到加强，应用系统的技术水平和业务化运行能力明显提高，初步形成全国卫星遥感应用体系。建设和完善了国家遥感中心，国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、国家卫星海洋应用中心、中国遥感卫星地面站，以及国家有关部门和许多省市的卫星遥感应用及论证机构。光学遥感卫星辐射校正场建成并投入使用。利用国内外遥感卫星，积累形成覆盖范围广、时间序列长的多波段卫星对地观测数据资源，提供多种遥感产品和服务。在一些重要领域，卫星遥感应用系统已投入业务化运行，特别是在气象、地矿、测绘、农业、林业、土地、水利、海洋、环保、减灾、交通、区域和城市规划等方面得到广泛应用，在国土资源大调查、生态建设和环境保护以及西气东输、南水北调、三峡工程等重大工程建设中发挥出重要作用。2.卫星通信广播。卫星通信广播技术发展迅速，应用日益广泛，应用产业已初步形成。截至2005年底，中国拥有国际、国内通信广播地球站80多座，全国共有卫星广播电视上行站34座，国内几十个部门和若干大型企业共建立了100多个卫星专用通信网，各类甚小口径终端站达5万多个。卫星广播电视业务的开展与应用，提高了全国广播电视，特别是广大农村地区广播电视的有效覆盖范围和覆盖质量，卫星通信广播技术在“村村通广播电视”和“村村通电话”工程中发挥了不可替代的作用，卫星远程教育宽带网和卫星远程医疗网初具规模。中国作为国际海事卫星组织成员国，已建成覆盖全球的海事卫星通信网络，跨入了国际移动卫星通信应用领域的先进行列。3.卫星导航定位。通过“卫星导航应用产业化”等重大工程项目的实施，利用国内外导航定位卫星，在卫星导航定位技术的开发、应用与服务方面取得长足进步。卫星导航定位的应用范围和行业不断扩展，全国卫星导航应用市场规模以每两年翻一番的速度快速增长。卫星导航定位技术已广泛应用于交通运输、基础测绘、工程勘测、资源调查、地震监测、气象探测和海洋勘测等领域。空间科学1.日地空间探测。与欧洲空间局合作实施了“地球空间双星探测计划”，协同欧洲空间局的四颗空间探测卫星，首次实现世界上对地球空间的六点同步联合探测，获得重要的探测数据。开展了月球和太阳系探测的预先研究。2.微重力科学实验和空间天文观测。利用“神舟”号飞船和返回式卫星，开展了空间生命科学、空间材料科学和微重力科学等领域的多项实验研究，进行了农作物空间诱变育种探索和高能空间天文观测，取得重要成果。3.空间环境研究。开展了对空间环境监测和预报研究；在空间碎片的观测、减缓和预报方面取得重要进展；初步具备对空间环境试验性的预报能力。三、未来五年的发展目标与主要任务2006年，中国政府制定的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》，将发展航天事业置于重要地位。根据上述两个规划纲要，中国政府制定了新的航天事业发展规划，明确了未来五年及稍长一段时期的发展目标和主要任务。按照这一发展规划，国家将启动并继续实施载人航天、月球探测、高分辨率对地观测系统、新一代运载火箭等重大航天科技工程，以及一批重点领域的优先项目，加强基础研究，超前部署和发展航天领域的若干前沿技术，加快航天科技的进步和创新。发展目标运载火箭进入空间能力和可靠性水平明显提高；建立长期稳定运行的卫星对地观测体系、协调配套的全国卫星遥感应用体系；建立较完善的卫星通信广播系统，卫星通信广播产业规模和效益显著提高；分步建立满足应用需求的卫星导航定位系统，初步形成卫星导航定位应用产业；初步实现应用卫星和卫星应用由试验应用型向业务服务型转变。实现航天员出舱活动及航天器交会对接；实现绕月探测；空间科学研究取得重要原创性成果。主要任务——研制新一代无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的运载火箭，最终实现近地轨道运载能力达到25吨，地球同步转移轨道运载能力达到14吨；全面完成120吨级推力的液氧/煤油发动机和50吨级推力的氢氧发动机的研制工作；提高现有“长征”系列运载火箭的可靠性和发射适应性。——启动并实施高分辨率对地观测系统工程；研制、发射新型极轨和静止轨道气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、环境与灾害监测预报小卫星；开展立体测图卫星等新型遥感卫星关键技术研究。初步形成全天候、全天时、多谱段、不同分辨率、稳定运行的对地观测体系，实现对陆地、大气、海洋的立体观测和动态监测。——统筹发展卫星遥感地面系统和业务应用系统；整合并完善现有遥感卫星地面系统，建立和完善国家级的遥感卫星数据中心，建设和完善遥感卫星辐射校正场等定量化应用的支撑设施，初步实现社会公益服务领域的遥感数据共享；建立卫星环境应用机构和卫星减灾应用机构，形成若干重要业务应用系统；在卫星遥感主要应用领域取得突破性进展。——研制并发射长寿命、高可靠、大容量的地球静止轨道通信卫星和电视直播卫星；发展卫星直播、宽带多媒体、卫星应急通信、公益性通信广播等技术。继续发展和完善卫星通信广播的普遍服务功能，增加卫星通信领域的增值服务业务。积极推进卫星通信广播的商业化进程，扩大通信广播卫星及应用的产业规模。——完善“北斗”导航试验卫星系统，启动并实施“北斗”卫星导航系统计划。发展卫星导航、定位与授时的自主应用技术和产品，建立规范的、与卫星导航定位相关的位置服务支撑系统、大众化应用系列终端，扩展应用领域和市场。——研制并发射新技术试验卫星，加强新技术、新材料、新器件、新设备的空间飞行验证，提高自主研发水平，提高产品质量与可靠性。——研制并发射“育种”卫星，推进空间技术与农业育种技术的结合，扩大空间技术在农业科研领域的应用。——研制空间望远镜、新型返回式科学卫星等卫星；开展空间天文、空间物理、微重力科学和空间生命科学的基础研究，取得重要原创性成果；加强对空间环境与空间碎片的监测能力，初步建立空间环境监测预警体系。——载人航天实现航天员出舱活动，进行航天器交会对接试验；开展具有一定应用规模的短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室的研制，开展载人航天工程的后续工作。——实现绕月探测，突破月球探测基本技术，研制和发射中国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”，主要进行月球科学探测和月球资源的探测研究；开展月球探测工程的后期工作。——提高航天发射场综合试验能力和效益，进一步优化航天发射场布局，提高航天发射场设施、设备的可靠性和自动化水平。——进一步提高航天测控网的技术水平和能力，扩大测控覆盖率，具备初步满足深空探测需求的测控能力。四、发展政策与措施中国政府以科学发展观为指导，统筹规划空间技术、空间应用和空间科学三个领域，推动航天科技自主创新，促进航天活动发挥更大的经济和社会效益，保证航天活动有序、规范、健康发展，实现既定的发展目标。当前及今后一个时期中国发展航天事业的主要政策与措施包括：——统筹规划、合理部署各种航天活动。优先安排应用卫星和卫星应用的发展，适度发展载人航天和深空探测，积极支持空间科学探索。——集中力量实施重大航天科技工程，加强基础研究，超前部署前沿技术。集中优势力量，通过核心技术突破和资源集成，实现航天科技的重点跨越。通过加强航天领域的基础研究和若干前沿技术的超前研究，提高航天科技的持续创新能力。——加强空间应用，推进航天产业化进程。加强空间应用技术的开发，推进资源共享，扩大业务应用。以通信卫星和卫星通信、卫星遥感、卫星导航、运载火箭为重点，积极构建卫星制造、发射服务、地面设备制造、运营服务的航天产业链。加强空间技术的推广转移和二次开发，改造和提升传统产业。——重视航天科技工业基础能力建设。加强航天器、运载火箭研制、生产、试验的基础设施建设。支持航天科技重点实验室和工程研究中心建设，加强信息化工作、知识产权工作和航天标准化工作。——推进航天技术创新体系建设。引导航天科技工业改革调整和转型升级，加快形成国际一流的大型宇航企业。积极构建以航天科技企业和国家科研机构为主，产学研相结合的航天技术创新体系。——加强航天活动的科学管理。适应社会主义市场经济的发展，积极创新科学管理的体制机制，强化质量、效益观念，运用系统工程等现代化管理手段，加强科学管理，提高系统质量，降低系统风险，提高综合效益。——加强政策法规建设。研究制定航天活动管理的法律法规和航天产业政策，指导和规范各项航天活动，提高依法行政水平，营造有利于航天事业发展的政策法规环境。——保障航天活动的经费投入。中国政府将继续加大航天投入，同时鼓励建立多元化、多渠道的航天投资体系，保持航天事业持续、稳定发展。——鼓励社会各界参与航天活动。鼓励工业企业、科研机构、商业企业、高等院校和社会团体在国家航天政策指导下，发挥各自优势，积极参与航天活动，参与空间领域的国际交流与合作。鼓励卫星经营企业和应用部门优先选用国产卫星和卫星应用产品。——加强航天人才队伍建设。大力发展教育事业，注重在创新实践中培养人才，特别注重培养青年科技人才，形成一支结构合理、素质优良的航天人才队伍。普及航天知识，宣传航天文化，吸引优秀人才投身航天事业。中国政府不断加强对航天活动的管理和宏观指导。中国国家航天局是中华人民共和国负责民用航天管理及国际空间合作的政府机构，履行政府相应的管理职责。五、国际交流与合作中国政府认为，外层空间是全人类的共同财富，世界各国都享有自由探索、开发和利用外层空间及其天体的平等权利；世界各国开展外空活动，应有助于各国经济发展和社会进步，应有助于人类的安全、生存与发展，应有助于各国人民友好合作。国际空间合作应遵循联合国《关于开展探索和利用外层空间的国际合作，促进所有国家的福利和利益，并特别要考虑到发展中国家的需求的宣言》（《国际空间合作宣言》）中提出的基本原则。中国主张在平等互利、和平利用、共同发展的原则基础上，加强空间领域的国际交流与合作。基本政策中国政府在开展国际空间交流与合作中，采取以下基本政策：——坚持独立自主的方针，根据国家现代化建设的需要，统筹考虑合理利用国内外两个市场和两种资源，开展积极、务实的国际合作。——支持联合国系统内开展和平利用外层空间的各项活动；支持政府间或非政府间空间组织为促进空间技术、空间应用和空间科学的发展所开展的各项活动。——重视亚太地区的区域性空间合作，支持世界其他区域性空间合作。——加强与发展中国家的空间合作，重视与发达国家的空间合作。——鼓励和支持国内科研机构、工业企业、高等院校和社会团体，在国家有关政策和法规的指导下，开展多层次、多形式的国际空间交流与合作。中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功，中国成为世界上第五个发射卫星的国家。1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1992年，中国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。“神舟”号飞船载人航天工程是中国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程。1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。2001年1月10日1时0分，中国自行研制的“神舟”二号无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2003年1月5日晚上7时许，“神舟”四号飞船在内蒙古中部预定区域着陆，顺利回收。2002年12月30日零时40分，“神舟”四号无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2002年3月25日，“神舟”三号在酒泉卫星发射中心成功升入太空。4月1日，成功降落于内蒙古中部地区的“神舟”三号飞船舱盖被打开，阳光照在“模拟宇航员”的脸上，拟人载荷试验取得良好效果，“模拟宇航员”安然无恙。2002年12月30日至2003年1月5日，神舟四号无人飞船在零下20多摄氏度的严寒中成功发射，并在飞行7天后平安返回。2003年10月15日，中国第一位航天员杨利伟乘坐神舟五号飞船进入太空，实现了中华民族千年飞天梦想。2005年10月12日，航天员费俊龙、聂海胜乘坐神舟六号飞船再次飞上太空，并在遨游太空5天、完成一系列太空实验后安全返回地面。从1999年到2005年，六年时间，六艘飞船，六次飞跃，我国载人航天的速度和效率，令世界称奇，令亿万中国人民备受鼓舞、倍感自豪。六年时间，六艘飞船，六次突破，中国航天人以他们的智慧与努力，弥补了物质技术基础的不足，创造了中国载人航天的一次次快速跃升神舟一号：横空出世1999年11月20日6时30分，中国第一艘不载人的试验飞船——神舟一号，从酒泉卫星发射中心发射升空。经过21小时的飞行，在完成预定的科学试验后，在内蒙古中部地区成功着陆，中国人成功实现了天地往返的重大突破！神舟一号飞船座舱内放置有一个高1.70米左右、身着航天服的男性模拟人。这个模拟人是一个感应器，用于收集返回舱在太空中的温度、湿度、氧气等各种试验数据。1992年，载人航天工程列入国家计划。在全国各有关部门和科技人员的大力协同下，航天科技人员仅用7年的时间就攻克了载人航天的三大技术难题，即研制成功了可靠性很高的大推力火箭，掌握了载人飞船的安全返回技术，建造了载人太空飞行良好的生命保障系统。“我们的飞船比美、苏的晚40年才发射，但飞船技术水平要和他们现在的相当，要体现技术进步，不能照抄，要迎头赶上。”王永志说。短短七八年的时间，中国航天人走完了发达国家三四十年所走过的路。中国第一艘神舟号无人飞船的发射升空，揭开了中国载人航天技术发展新的一页。神舟二号：全新亮相神舟二号虽是第二艘无人飞船，但却是中国第一艘正样飞船，也可以说是载人飞船的“最完整版本”，各种技术状态与载人时基本一样。飞船在轨飞行7天后返回地面。飞船上进行了微重力环境下的空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验，各种仪器设备性能稳定，工作正常，取得了大量数据，飞船技术状态与载人飞船基本一致。美国一家报纸发表评论说，随着2001年1月10日，中国成功发射神舟二号飞船，“中国古老的飞天梦想将不仅仅是传说，中国航天员离上天的日子更近了。”神舟三号、四号：百折不挠神舟三号飞船在产品进场的第4天，出现了飞船穿舱插座信号有一个点不导通的问题。决策者们毅然决定：进度服从质量，推迟发射！当飞船船舱内3000多个接点个个导通之后，2002年3月25日，神舟三号飞船发射升空。试验结果表明：飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人，能够定量模拟航天员呼吸和血液循环的重要生理活动参数。轨道舱在太空留轨运行180多天，工作正常，预定试验目标全部达到，试验获得圆满成功！9个月后的12月30日，神舟四号飞船在低温严寒条件下发射成功。前所未有的持续低温天气：－28℃，比发射《大纲》规定的最低发射温度－20℃足足低了8℃！1986年1月28日，美国“挑战者”号航天飞机失事，就是由于一个O形橡胶密封圈因低温变形失效而导致的！经过充分的试验数据论证和气象会商，专家们优选了一个较好的窗口，并调整了发射程序。低温严寒下，参试人员用149件保暖物品，严严实实地将火箭关键部位包裹起来，同时不断地吹送热风，直到临近发射前15分钟，才把这些保暖物品撤下来。2003年1月5日，飞船安全返回并完成所有预定试验内容，突破了我国低温发射的历史纪录！神舟三号、四号在全载人状态下连续发射成功，预示着中国人“摘星揽月”已为期不远。神舟五号：神州圆梦历史将铭记那一刻：2003年10月15日9时，中国成功发射第一艘载人飞船神舟五号！21个小时23分钟的太空行程，标志着中国已成为世界上继前苏联／俄罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家。这一刻，距中国第一艘试验飞船发射3年零329天，距中国载人航天工程立项仅11年零25天。在发射载人飞船之前，前苏联进行了5次不载人的飞船升空试验，美国进行了8次不载人的飞船发射试验。中国的神舟号飞船在进行了4次飞行试验后，就成功地把人送上了太空。神舟五号飞船的成功发射和着陆，标志着中国载人航天工程取得了历史性的突破。不过，在神舟五号飞船进场前进行最后一轮地面试验时却发现，返回舱坐椅缓冲机构不能完全满足缓冲发动机的备份的要求。……70天以后，科技人员攻克了这一按正常速度需半年才能解决的问题。“我们用了10年时间，完成了一个伟大的历史任务，这是中国航天史上一个重要的里程碑，也是中国为和平利用空间做出的重大贡献。”原国家航天局局长栾恩杰说。.神舟六号载人飞船，是中国神舟号飞船系列之一。“神舟六号”与“神舟五号”在外形上没有差别，仍为推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构，重量基本保持在8吨左右，用长征二号F型运载火箭进行发射。它是中国第二艘搭载太空人的飞船，也是中国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船。

人类走向太空离不开导航。飞机可以用GPS、北斗等人造卫星导航，飞出地球就要用到“深空探测网”。但随着人类 探索 宇宙的脚步越来越远，深空探测网也会“鞭长莫及”。 “脉冲星导航”或许是人类在未来深空探测中最可靠的导航技术之一。 最近，中国科学院高能物理研究所研究人员利用我国首颗X射线天文卫星“慧眼”，成功开展了X射线脉冲星导航实验，定位精度达到10公里之内（3倍标准偏差），达到国际先进水平。 已达到的精度有多高? 当我们离开地球进入宇宙空间，包括GPS、北斗等卫星导航系统都无法再使用。为此，美国耗巨资建立了“深空探测网”，在地球上相隔等间距建立了3个庞大的天线阵，利用它们来接受遥远的宇宙飞船发出的微弱信号实现通信及定位，为人类 探索 宇宙作出了重要贡献。 郑世界介绍，采用上述技术进行定位，其误差会随着与地球距离的增大而增大，平均每增加一个日地距离（约1.5亿公里），误差增大10公里。 “到达木星距离时（与地球的为4—6个日地距离），其误差将达到数十公里；对于正在飞离太阳系的旅行者1号、2号来说，其误差达到了上千公里。”郑世界说，“这种技术的另外一个问题就是通信时间过长：我们和木星之间的单向通信时间至少要30分钟，而和旅行者一号的单向通信时间达到17小时！这也就意味着，我们无法对这些飞行器的飞行轨道作出及时的调整。” 而利用脉冲星导航，可以避免这些问题。郑世界介绍，此次“慧眼”实验观测的“宇宙灯塔”——蟹状星云脉冲星距离我们有6000光年，利用脉冲星得到的导航误差不会随着我们的位置变化而变化。“这样即使在有一天，我们真的带着‘流浪地球’离开太阳系，也能精确地给我们导航。” 此外，郑世界表示，脉冲星导航技术，可以减少飞行器对地球的依赖，利用星上的人工智能技术就可以作很多自主判断和操作。 郑世界介绍，“我们在‘慧眼’卫星上开展的脉冲星导航实验表明，其定位误差在10公里之内，对于木星以外的深空中，已经优于深空网，这意味着脉冲星导航已经可以在深空中得到应用了。”定位精度10公里（3倍标准偏差）是什么意思？标准偏差是在科学分析中一种常用的判断可信度的方法，3倍标准偏差表示，这个值在99.7%的情况下是可信的。 据悉，2019年5月美国国家航天局（NASA）也表示要将X射线脉冲星导航技术应用到“重返月球计划”及未来的火星探测计划中。郑世界表示，“将来，随着脉冲星导航精度达到1公里乃至以下，必然会在火星探测、小行星探测等场景下得到更广泛的应用。” 什么样的脉冲星适合导航? 截至2018年底，澳大利亚天文台整理并公布了超过2700颗脉冲星，其中还未包括中国“天眼”望远镜发现的近100颗脉冲星以及待认证的100多颗脉冲星。 这些脉冲星中，哪些比较适合导航呢？ 郑世界介绍：“在已知的接近3000颗脉冲星中，我们选择了10颗左右最适合用作导航的‘导航星’。” “入选条件”之一是要在X射线波段有较强的脉冲辐射。 郑世界介绍，脉冲星辐射的信号涵盖了从射电、红外、可见光、紫外、X射线、伽马射线乃至更高能波段。其中X射线波段由于辐射的能量较强、探测设备易于小型化等优点，因此利用X射线波段的脉冲星信号实现导航，是最有可能的导航方式。 “这就需要选取在X射线波段有较强的辐射的脉冲星。”郑世界表示，目前，在X射线波段有辐射的脉冲星约有200多颗，但它们的脉冲光子流量差别很大。 郑世界介绍，本次实验中所选取的蟹状星云脉冲星是星空中最亮的“宇宙灯塔”之一，诞生于公元1054年的一次超新星爆发，这次爆发在《宋史·天文志》中有记载。它的脉冲光子流量约0.1个/cm2/s，也就是说当我们使用100cm2的探测器时，每秒钟可以收到10个脉冲光子。而大多数脉冲星的脉冲光子流量只有它的万分之一，同样的探测器，我们需要等待1000秒才能接收到一个脉冲光子。 另一个“入选条件”需要脉冲星具有稳定的周期。郑世界表示，脉冲星的脉冲周期虽然很精确，但也在逐渐演化，因此我们要求能准确预报它的演化行为。一般说来“年轻”的脉冲星通常“多变”，有时还会闹点小脾气，会发生像地震一样“星震”，发生星震之后，这颗脉冲星的周期发生了改变，如果恰好使用这颗脉冲星进行导航，就会造成导航精度出现很大的偏离；“年老”的脉冲星就“沉稳”得多。 他举例子说，例如已知最稳定的脉冲星PSR J0437-4715，年龄超过10亿，稳定度和地球上最好的原子钟相比拟，也是一颗非常好的导航脉冲星。另外，脉冲星的周期越短，通过观测得到的脉冲信号的精度越高。“因此我们主要选择周期最短的，脉冲信号周期在毫秒量级的脉冲星，作为我们的导航星。” 还有一个因素是，不同脉冲星辐射出来的脉冲形状（即脉冲轮廓）各不相同；导航脉冲星更应选择脉冲轮廓形状尖锐的脉冲星，这样导航精度也会提高。 距投入实际应用还有多远? 2004年，欧空局发布了“基于脉冲星时间信息的航天器导航可行性研究”技术报告。2018年1月，美国NASA宣布在国际空间站上搭载的NICER/SEXTANT项目成功进行了首次实时的在轨脉冲星自主导航实验。 中国在脉冲星导航方面，此前也已进行大量理论和实验研究。2016年9月发射的天宫二号空间实验室，携带有“天极”望远镜——伽马暴偏振探测器（POLAR），完成了脉冲星导航的国内首次空间实验。2016年11月发射的脉冲星试验星XPNAV-01也开展了脉冲星探测及相关研究。 此次“慧眼”进行的脉冲星导航实验，进一步验证了高能所提出的X射线脉冲星导航算法——“脉冲轮廓显著性与卫星轨道的关联分析”，该算法的可行性已在POLAR实验上得到初步验证。 在“慧眼”实验中，研究人员对该算法做了进一步改进，并将该导航算法分别应用到“慧眼”卫星上3种望远镜的观测数据，结果显示，均可实现慧眼的自主定位；如果综合利用所有望远镜5天的观测数据，其定位精度可以达到10公里（3倍标准偏差），说明“慧眼”的脉冲星导航实验的精度和NICER/SEXTANT的结果相当。 为了进一步检验该导航算法的可行性与可靠性，研究团队还进行了充分的理论分析，并选取多种类型的脉冲星进行了模拟验证，结果显示该方法对其它导航脉冲星同样适用，为该算法的实际应用奠定了基础。 实验结果发表于学术刊物《天体物理杂志》（增刊），审稿人认为“慧眼卫星开展的在轨演示验证是对脉冲星导航发展的重要贡献”。 郑世界认为，从目前的实验进展，到真正投入实际应用，还有两个关键问题需解决： 首先是X射线探测器的小型化和轻量化。郑世界表示，X射线探测器必须要搭载在空间探测器上才能实现导航服务，而对于空间探测任务来说，每增加一样载荷，每增加一公斤重量，都需要火箭或卫星增加大量的空间和能源。“因此，小型化和轻量化的X射线探测器研制，是未来脉冲星导航大规模应用的关键。” 此外，从理论上，还需脉冲星理论的进一步研究和突破。郑世界介绍，脉冲星给我们提供的脉冲信号的精确度，决定了最终实现的定位误差。目前，在所有脉冲星的时间信号中都存在一些噪声信号，包括长期的“红噪声”和短时间内的“白噪声”，导致目前的定位误差存在亚公里级的理论极限。“只有当我们对脉冲星的研究进一步深入，了解了这些噪声的物理机制，才能够准确预知这些信号，从而进一步地降低定位误差，使得脉冲星导航得到更深入的应用。” 科普 脉冲星导航能用于日常生活吗？ 郑世界介绍，脉冲星导航主要是为在宇宙深空中 探索 的宇宙飞船或探测器提供导航服务的。在地球附近，特别是近地轨道上的飞行器或卫星可以使用GPS、北斗等导航手段进行定位，精度要显著高于脉冲星导航。但在一些特殊情况下，比如导航卫星或地面站出现故障，或被摧毁，无法提供导航服务时，脉冲星导航可以作为一种重要的备份手段，提供紧急状态下的服务。 另外，由于X射线无法穿透地球大气层，因此在地面无法接收到脉冲星的X射线脉冲信号，也就无法直接利用脉冲星实现导航和定位。 脉冲星将是 探索 宇宙的“灯塔” 1967年，英国剑桥大学卡文迪许实验室研究生约瑟琳·贝尔在检测一台射电望远镜信号时发现了一些奇怪而有规律的脉冲信号，贝尔立即把这个发现报告给她的导师安东尼·休伊什。 他们发现的信号来自距我们约2200光年的遥远星体，甫一发现就引起了人们的兴趣：如此精确的信号极像外星人给我们发的信息，因此这个新发现的星体被命名为“小绿人1号”。在接下来不到半年的时间里，科学家又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号，因而排除了外星人的可能。 1968年2月，贝尔和休伊什联名在英国《自然》杂志上报告发现了新型天体——脉冲星。 脉冲星是中子星的一种，是大质量恒星在寿命的晚期发生“超新星爆发”后留下的致密天体。以均匀的时间间隔辐射脉冲的中子星被称为脉冲星。 脉冲星如同飞轮般高速旋转，在旋转过程中，其磁场形成强烈的电波向外界辐射，对观测者来说，就像周期性的脉冲信号。 脉冲星的特点之一是，其脉冲信号的长期时间稳定度很高，堪比甚至优于地球上的原子钟，可作为宇宙中的时间基准，因此脉冲星也被称作“宇宙灯塔”或星际旅行中“天然的GPS卫星”。 如同地面使用卫星信号进行导航一样，航天器通过观测脉冲星，也可以实现自主导航，即脉冲星导航。其原理可以这样理解：虽然脉冲星发出的两个相邻脉冲的时间间隔（或称为脉冲周期）是恒定的，但如果航天器朝向脉冲星运动，接收到的脉冲间隔会缩短，反之，则会变长，观测得到的脉冲轮廓也随之发生变化；脉冲到达X射线探测器的精确时间则由探测器相对于脉冲星的距离，也就是航天器在空间的位置所决定。因此，通过分析航天器接收到的（不同方向）脉冲星脉冲信号的特性，就可以反推得到航天器在空间的三维位置和速度（或运动轨道）。 策划统筹 张志超

1956年3月，国务院制订《一九五六年至一九六七年科学技术发展远景规划纲要(草案)》，其中提出要在十二年内使中国喷气和火箭技术走上独立发展的道路。这标志着中国开始谋划发展独立的航天事业。1956年4月，成立中华人民共和国航空工业委员会，统一领导中国的航空和火箭事业。聂荣臻任主任，黄克诚、赵尔陆任副主任。这是中国航天事业最早的领导机构（由航空主管部门代管）。同年10月8日，中国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立。1958年1月，国防部制订了喷气与火箭技术十年(1958～1967年)发展规划纲要。1957年10月苏联第一颗人造地球卫星发射之后，钱学森等一些著名科学家建议开展中国卫星工程的研究工作。中国科学院负责拟订了发展人造卫星的规划草案，代号为“五八一”任务，成立了“五八一小组”，议定建立三个设计院。1958年8月，第一设计院成立，同年11月迁往上海，改名为中国科学院上海机电设计院。1958年4月，在甘肃酒泉开始兴建中国第一个运载火箭发射场，标志着中国航天第一个自主发射基地的诞生。1958年5月17日，毛泽东主席在中共八大二次会议上指出：“我们也要搞人造卫星。”从此,中国航天事业蓬勃发展。1960年2月19日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。这是中国研制航天运载火箭征程上的一次重大突破。1964年4月29日，国防科委向中央报告，设想在1970年或1971年发射中国第一颗人造卫星。1964年6月29日，中国自行研制的中近程火箭继1962年3月21日首次试验失败之后再次发射试验，获得成功。1965年，中央专门委员会批准第七机械工业部制订的1965～1972年运载火箭发展规划，标志着中国开始正式立项研制航天运载火箭。1966年11月，“长征一号”运载火箭和“东方红一号”卫星开始立项研制。1966年12月26日，中国研制的中程火箭首次飞行试验基本成功。1968年2月20日，中国空间技术研究院成立，专门负责研制各类人造卫星。1968年4月1日，中国航天医学工程研究所成立，开始进行载人航天医学工程研究。1970年1月30日，中国研制的中远程火箭飞行试验首次成功，使中国具备了发射中低轨人造卫星的发射能力。1970年4月24日，“东方红一号”卫星在甘肃酒泉航天发射基地由“长征一号”火箭发射成功，美妙的“东方红”乐曲首次响彻在太空。这是中国发射的第一颗人造卫星，使中国成为世界上继苏联（1957年10月4日）、美国（1958年1月31日）、法国（1965年11月26日）和日本（1970年2月11日）之后，第五个自主发射人造卫星的国家。1971年3月3日，中国发射了科学实验卫星“实践一号”。这是中国发射的第一颗科学试验卫星，卫星在预定轨道上工作了八年。此后又陆续发射了“实践二号”、“实践三号”、“实践四号”和“实践五号”，大大推进了中国空间科学的发展。1975年11月26日，中国发射了第一颗返回式遥感卫星，卫星按预定计划于当月29日返回地面。这使中国成为世界上继美国和苏联之后第三个掌握人造卫星返回技术的国家。1979年，“远望”1号航天测量船建成并投入使用，使中国成为世界上第四个拥有远洋航天测量船的国家。此后又先后建成了“远望”2号、“远望”3号和“远望”4号航天测量船。目前我国已形成先进的陆海基航天测控网，由北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、4艘“远望”号远洋航天测量船以及连接它们的通信网组成，技术达到了世界先进水平。1980年5月18日，中国向太平洋预定海域成功地发射了远程运载火箭，标志着中国具备了发射高轨道人造卫星的发射能力。1981年9月20日，中国用一枚运载火箭发射了三颗科学实验卫星，这是中国第一次一箭多星发射，使中国成为世界上第三个掌握一箭多星发射技术的国家。1984年4月8日，中国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功。4月16日，卫星成功地定点于东经125º赤道上空。这次发射成功，标志着中国掌握了地球静止轨道卫星发射、测控和准确定点等技术。1986年2月1日，中国发射了第一颗实用地球静止轨道通信广播卫星。2月20日，卫星定点成功。这标志着中国卫星通信技术由试验阶段进入了实用阶段。1988年9月7日，中国发射了第一颗试验性气象卫星“风云一号”。这是中国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星。1990年4月7日，中国自行研制的“长征三号”运载火箭在西昌卫星发射基地，把美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入预定的轨道，标志着中国航天发射服务开始走向国际市场。截至目前，中国已将27颗国外制造的卫星成功送入太空，我国在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。1990年7月16日，“长征”2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功，其低轨道运载能力达9.2吨，为发射中国载人航天器打下了基础。1992年，中国载人飞船正式列入国家计划开始研制，这项工程后来被命名为“神舟”号飞船载人航天工程。至今，“神舟”号飞船已分别于1999年11月20日、2001年1月10日、2002年3月25日和2002年12月29日成功进行了四次无人试验发射，首次载人航天、实现中国人“飞天”梦想的夙愿指日可待。(

现在最绝的是国外有花生豆大小的电刻蚀陀螺，有土豆大小的惯性平台。（科普杂志上介绍的）。

和你说一个事情吧，有关陀螺仪的，大家都知道惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角，现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。 在北京奥运会期间我国从法国租用的航空摄像机就是因为机器的陀螺仪比较落后造成拍摄画面抖动，而国内又拿不出来更好的，没办法，只好向美国进口，可是美国不卖，但是因为事关奥运会，在经得美国前总统小布什的特批后才向我国租了有更好陀螺仪的摄像机，但是前提是这些摄像机的使用都必须是由美方的人员操作和维护，中方不得靠近，不用时，由美方人员不间断看守。 从这件是可以看出两点，一：我国的陀螺仪总体上和西方强国的技术水平相差较大，也可以说惯性制导技术相差较大（由于陀螺仪在惯性导航中的重要地位），二：西方强国对我国的技术封锁之严密。 但是进入二十一世纪后我国的科技水平是有很大进步的，包括这些军民两用的产品研发较快，惯性制导系统还是有较大发展的，和西方的差距在逐渐缩小，相信总有一天，他们也要向我们进口摄像机的，呵呵

民用的可以买个NOKIA的LD-3W蓝牙GPS接受器，效果很好，再买个地图，灵图，城际通，R66，或者凯立德，利用手机或者PDA，安装后就可以导航了，地图也可以用盗板的，但是稳定性不好