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8万吨隧道沉管毫米级对接 北斗系统助力深中通道“海底穿针”
时间:2023-10-31 13:29:13   来源:天空海一体化导航与探测网    浏览量:458768

此时此刻,在距离地球数万公里的太空,56颗北斗导航系统卫星正在运行。从手机定位到汽车导航、从野外救援到工程建设,精准、可靠的信息“对话”,不仅打破了时空的边界,也激发了更多新的潜能。

从“北斗+”到“+北斗”,更多行业的新质生产力正在加速形成。今天,我们就一起到珠江口特大工程——深中通道的建设现场,去看看重大工程是如何用“+北斗”的力量,完成“海底穿针”这道难题的。

8万吨隧道沉管毫米级对接

北斗系统助力“海底穿针”

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深中通道,一条横亘在珠江口长24公里的桥隧综合体特大工程。如何把双向八车道的隧道放进几十米深的水下,和天上的北斗卫星有着密不可分的联系。

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张超是深中通道项目负责测量管理的工程师,全程参与了沉管隧道安装工作,为期两年多。这是世界上第一条特长、超宽双向八车道的钢壳混凝土沉管隧道。6.8公里长的它,分为32个管节和最终接头,分步安装,每节沉管重量达8万吨。首先把巨型沉管运来,准确放置进海底的基槽,然后使它与前面的管节严丝合缝地首尾对接,还要安全使用100年。

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在看不见的水下,5厘米的安装误差量,对于长160多米、宽46米、高10米的沉管来说可以说是“穿针绣花”。如果定位不准或精度不足,造成管节安装偏差过大,工程就得全部暂停,进行“精调”。

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中交一航局深中通道项目部测量管理中心副主任 张超:一旦精调,会对工期造成一定影响,管节安装的时间窗口比较宝贵,一个月只有两个安装的时间窗口,如果精调,船舶的使用、人力物力的使用都会造成一定的浪费。

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项目启动时,恰逢北斗系统投入使用。为引入北斗的力量,团队在陆上、海上、沉管上反复做了上千次试验验证,最终形成方案,由船上的北斗卫星天线和附近的参考基准站配合,对沉管进行差分定位,精度可达毫米级。入水后,沉管隧道在水下的位置、姿态清晰显示在屏幕上。北斗定位性能表现稳定而可靠,使得工程进展高质高效。

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北斗的应用不仅在海底。在四川的无人农场,300亩水稻的收割工作,用搭载北斗设备的收割机,只要在手机上操作就能搞定;在山洞中穿行的火车通过北斗定位实现全程安全防控,有效避免了铁路安全事故;在低空飞行的航空器,通过北斗+5G的技术,有效解决通航飞行器的空中通信问题;从共享单车到户外徒步,北斗应用更是渗入生活多个角落……

数据显示,2022年我国北斗核心产业规模超过1400亿元。

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工业和信息化部部长 金壮龙:积极拓展北斗在工业互联网、物联网、车联网等新兴领域应用,助力工业企业“智改数转”,培育“北斗+”新模式新业态,促进形成新质生产力。

北斗系统:用“精度”

重塑时空 用“引力”驱动未来

从1994年开始谋划,到2020年北斗三号全球卫星导航系统正式开通,北斗导航用厚积薄发的实力,迅速成长为全球四大卫星导航系统之一。曾经远在天边的梦想,逐渐变成了近在眼前的现实。

相比国际上其他成熟的卫星导航系统,北斗有什么技术优势?北斗的精准导航,又将如何指引未来的产业探索更多新质生产力?


2023年5月17日,第56颗北斗导航卫星成功发射加入星座,这是北斗三号工程的首颗备份卫星,此次发射也是北斗三号工程高密度组网后,时隔3年的首发任务。运行3年来,北斗系统交出了一份怎样的成绩单?导航卫星的“基本功”定位精度,究竟如何?

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中国工程院院士刘经南表示,北斗全球高精度定位服务已有100多个国家使用,并得到多国专家委员会的共同验证,稳定可靠。目前,北斗系统最高精度实时处理可到厘米级、事后处理可到毫米级,精准的定位与其精准的时间数据相结合,使得北斗提供的最基本的时空定位服务,就足以开启许多产业的变革。

除了“基本功”扎实,北斗还有许多“独门绝技”,比如覆盖全球的双向短报文功能。也就是说,只要能连上北斗卫星,就能以收发短信的形式实现星地之间的双向通信。在亚太地区,通信容量可以供1000多万个用户同时并发,单次可发约1000个汉字。

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中国工程院院士 刘经南:国际搜救卫星组织通信功能是单向的,比如我要搜救,我发报出去,但是什么时候来救,怎么救,想告诉你都没法通信,而北斗短报文是双向的。由于有这样的功能,现在北斗被国际搜救卫星组织作为国际标准参与国际搜救。

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短报文功能与5G信号覆盖结合后,又可以开启多个技术空白领域的新应用,如低空通信。现今在300米到3000米之间的通用航空领域广泛采用基于地面导航台的单向广播式通信,而“北斗+5G”可以同时实现精准定位和实时图像数据回传,大大提升这一场景的便利性和安全性。

此外,北斗还具备遥感功能的潜力,利用导航下行电磁波的折射或漫反射遥感,可以感知大气水汽、海洋湖泊、风浪、土壤湿度等数据,进行超高精确程度的天气预报。对天气和灾害数据的进一步采集、挖掘和开发,更能激发一系列产业领域的应用。


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