森林是野生动物的栖息地之一,是开展野生动物研究和野生动物保护的重要场地。很早以前,生物学家就使用追踪环(脚环或颈环)对野生动物进行定位、追踪,监测并研究其生理活动。然而,由于野生动物一经放归野外,就很难再次将其捕捉,在定位、追踪、监测等活动结束时,如何将追踪环从野生动物身上解除并回收是需要考虑的问题。为此,生物学家研制出一种野生动物项圈的自动脱落装置。例如,在云南的原始森林里,我国生物学家使用一种内置北斗定位模块、具有自动脱落功能的颈环来研究金丝猴。除此以外,在研究戈壁滩上的藏羚羊、高山草甸中的羚牛、山洞里的蝙蝠时,都使用过基于北斗技术的追踪环。
目前,世界各国的生物学家都积极采用追踪环来开展相关研究。追踪环所采用的技术方案有三种。
第一种,只存储多个时间点的监测信息,若想读取追踪环中的监测信息,就必须回收追踪环。这种追踪环的最大缺点是能否回收具有很大的不确定性。
第二种,可记录监测信息,并能与地面接收设备进行无线通信。只要追踪环通过发射信号与附近的地面接收设备建立起连接(类似于手机和基站建立连接),就可以把此前记录的监测信息上传到地面接收设备。生物学家通过地面接收设备即可获取监测信息,不需要回收追踪环。这种追踪环的最大缺点是,如果戴着追踪环的野生动物走出了地面接收设备的覆盖区域,就无法被找到,也就不能上传监测信息了。
第三种,可获取监测信息,并能发送给卫星导航系统,以确保生物学家实时接收监测信息。截至目前,大部分全球导航卫星系统,如全球定位系统、格洛纳斯导航卫星系统、伽利略导航卫星系统,都不能接收追踪环发送的监测信息,只有我国的北斗卫星导航系统才能通过短报文通信方式获得追踪环上传的监测信息。
介绍完了野生动物,再来说说家畜。北斗系统也是放牧人的好帮手。
在介绍“北斗牧羊”这个话题之前,想先谈谈“寻呼机牧牛”。寻呼机,也叫传呼机、BP机,虽然很多年轻人几乎没见过,但它进入中国市场后,曾经风靡一时,在20世纪90年代迅速普及。有统计数据显示,截至1998年,中国的寻呼机用户数超过6500万,位列世界第一。之后几年,随着手机价格和通信费用持续降低,寻呼机很快就销声匿迹了,真可谓“其兴也勃焉,其亡也忽焉”。虽然截至2007年,中国的寻呼台全部停止运营,但直到现在(2022年),其他一些国家,包括欧美等发达国家,还有人在使用寻呼机。
寻呼机,顾名思义,是用来“寻找”并“呼叫”的。假设穿越到1990年,想要联系一位使用寻呼机的朋友,则标准操作流程如下:第一步,打电话到寻呼台,告诉话务员朋友的呼号,请话务员向朋友的寻呼机发送一条信息,如一串文字或希望朋友回复的电话号码;第二步,话务员利用无线电波将信息发送至朋友的寻呼机;第三步,寻呼机开始响铃、播放音乐或振动。
那“寻呼机牧牛”是怎么回事呢?在澳大利亚的一些牧场,牧场主会在每头牛的身上都挂上一台寻呼机,早晨将牛放出,让牛在草场上自由自在地吃草。当夕阳西下,牛该回到牧场时,牧场主会给寻呼台打电话,请话务员呼叫每头牛,只呼叫即可,至于是发送数字还是发送字符,全看话务员的心情(整个过程甚至不需要真人话务员处理,可以全由虚拟话务员自动完成)。寻呼机在收到话务员发出的呼叫后,开始播放音乐。牛在听到音乐后,便转身向牛栏走去。很多人对此感到惊讶。其实牛很聪明,训练牛建立一个“听到特定音乐回家”的条件反射并不困难。
再来谈谈“北斗牧羊”。在内蒙古、青海和新疆,放牧人会使用“北斗项圈”放牛、羊、骆驼等,即给牛、羊、骆驼等戴上“北斗项圈”,通过“北斗项圈”里的北斗芯片定位牛、羊、骆驼等的位置。每隔一段时间,如10分钟,“北斗项圈”就会通过蜂窝通信或北斗短报文通信的方式发出位置信息。放牧人坐在家中即可接收牛、羊、骆驼等的位置信息。对着电脑屏幕的放牧方式,大大减轻了放牧人的工作强度。要知道,传统的放牧方式是骑马放牧,有了摩托车之后,改为骑摩托车放牧。若仅是赶着牛、羊、骆驼等吃草还好办,要是走丢了一只羊,那可能需要跑上几十千米,甚至寻找几天才能把羊找回来。
利用“北斗项圈”定时发出位置信息是标准的航天思路。科学家常用卫星上“信标机”定时发送的无线电信号(之后由地面站接收信号)来判断卫星状况。戴了“北斗项圈”的牛、羊、骆驼等,不正是放牧人发射到广阔草原上的卫星吗?这些牛、羊、骆驼等不仅配有“信标机”,还配有“应答机”。应答机也是航天工程中的常用设备。信标机不接收信号,只广播信号,是一个能够稳定输出的信号源。应答机则不然,并不能主动广播信号,而是在接收到地面站的信号时,能够根据指令,通过无线电波作出应答。“北斗项圈”同样可以应答。如果放牧人通过电脑屏幕察觉到某头牛的位置不合理,则可给这头牛佩戴的“北斗项圈”发出指令,要求再次反馈位置信息,并校验此前获取的位置信息,从而判断这头牛是真走远了,还是位置信息反馈错误。当发生异常情况时,稳坐牛、羊、骆驼等“飞行控制中心”的放牧人可指派基于北斗卫星导航系统的无人机飞到发生异常情况的位置,通过实时传回的图像,判断发生异常情况的原因。
有了“北斗项圈”的助力,放牧人找羊、找牛等不再是难事儿。不仅如此,“北斗项圈”还能帮助放牧人省水:在淡水不充足的地方,牧井储存的水是很宝贵的,若通过北斗卫星导航系统发现牛、羊、骆驼等即将到达某处的牧井时,放牧人便可远程启动该牧井的水龙头放水,将水槽灌满,待牛、羊、骆驼等到达后,即可立即饮水,以免提前很久灌满水槽,让水白白蒸发。
设想一个有趣的场景:你来到美丽的科尔沁草原,并化身羊倌,负责管理1000只羊。放羊时,羊群每天都会经过一座小山。你决定看看哪些羊走在前面,哪些羊总是磨蹭,于是在电脑中输入小山山顶的坐标,并给1000只羊的“北斗项圈”发送反馈位置信息的指令,通过每只羊的位置与山顶之间的距离,判断羊群走动的速度。此时你会发现,387号羊总是走得很快,165号羊却是个“磨蹭鬼”!
据不完全统计,使用“北斗项圈”放牧的牧民已达五六百户。北斗卫星导航系统对推动智慧放牧技术的研发、应用起到了重要的作用,并逐步成为更多牧民的“千里眼”。
1.无线电波的传播速度是30万千米/秒吗?
2.什么叫“条件反射”?