這就是中國優(yōu)勢 | 科技優(yōu)勢（七）北斗導航：打破美國壟斷 給全球提供另一種選擇

　　【導語】“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還。”這是一種豪情與詩意，也是當今中國正創(chuàng)造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待，推開了一扇扇嶄新世界的大門：空間探測、生物醫(yī)藥、人工智能、量子科學……中國科技創(chuàng)新的步伐從未停止。正如習近平總書記所說，一切偉大成就都是持續(xù)奮斗的結果，一切偉大事業(yè)都需要在繼往開來中推進。新時代必將是大有可為的時代。

　　北斗，是北半球夜空上七顆明亮的星星，也是一顆顆圍繞著地球飛行的導航衛(wèi)星。此時此刻，在世界任何地方任何時間，我們的頭頂上都至少有8顆以上的北斗衛(wèi)星在運行著。無論我們走到哪里，北斗衛(wèi)星都能從遙遠的太空計算出我們所處的精確位置。雖然我們看不到，但是這種了不起的計算卻在每時每刻地進行著。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)模型（圖源：新華社）

從北斗一號到北斗三號

　　自古以來，北斗就是中華民族的指路明燈。當中國科學家開始研制中國人自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，便以這一中國傳統(tǒng)文化中寓意光明和方向的星座命名。今天，在聯合國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會的標識圖案中，有4顆飛翔著的導航衛(wèi)星，其中一顆便是中國的北斗。

　　在中國北斗逆風翻盤以前，提起衛(wèi)星導航系統(tǒng)，很多人會最先想到GPS，它是美國于1994年全面建成的全球定位系統(tǒng)，在很長一段時間里幾乎已成為衛(wèi)星導航系統(tǒng)的代名詞。

　　GPS真正展現出威力是在1990年的海灣戰(zhàn)爭中，美國GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)第一次以武器制導的形式大獲成功。在總結報告中，美國人甚至將海灣戰(zhàn)爭歸結為“GPS的勝利”。這一刻，中國與世界開始意識到衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重要性。

　　1993年發(fā)生的“銀河號事件”則迫使中國發(fā)展自主衛(wèi)星導航。當年7月23日，中國“銀河號”貨輪行駛在印度洋上，導航系統(tǒng)突然沒有信號，船只無法繼續(xù)航行。后來得知，原來是美國對伊朗禁運，故意停掉該海域的GPS信號。

　　在此背景下，中國開始走上了自主建設北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的道路。然而，想要在穹頂之上布滿中國人自己的導航衛(wèi)星，這條路并不容易。比如，導航衛(wèi)星發(fā)射上天的前提是要有合法的軌道位置和頻率資源，這是世界各國必爭的寶貴資源。而彼時美國和俄羅斯早已占去了80%的“黃金導航頻段”，直到2000年中國才在國際電聯組織爭取到了軌道位置和頻率資源。

2020年6月23日，長征三號乙運載火箭發(fā)射升空，將北斗系統(tǒng)最后一顆全球組網衛(wèi)星送入預定軌道。（圖源：中新社）

　　2003年，中國建成并正式運行北斗一號系統(tǒng)，3顆GEO衛(wèi)星組成了全球第三個衛(wèi)星導航系統(tǒng)，覆蓋中國國土及周邊。首次解決了“我們在哪里”的根本問題。

　　2012年，北斗二號系統(tǒng)建成，16顆衛(wèi)星覆蓋亞太地區(qū)。北斗二號確立了北斗的技術體制，實現了連續(xù)導航與定位報告雙模融合、三頻信號全星座播發(fā)。

　　2020年，北斗三號全球組網成功，僅僅不到3年時間便完成星座部署。北斗三號不僅攻克了具有自主知識產權的星載原子鐘、星間鏈路、自主定軌等關鍵技術，建立了國產器部件從研制、驗證到應用的工作體系，實現衛(wèi)星核心器部件國產化率100%。

　　從上世紀80年代提出設想，到1994年正式啟動北斗一號工程建設;從北斗一號向中國提供服務、北斗二號覆蓋亞太地區(qū)，到2020年北斗三號完成全球組網;中國的北斗導航，用20多年走完了其他全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)40多年的發(fā)展之路，以“中國速度”創(chuàng)造了世界衛(wèi)星導航的奇跡。

2020年6月30日，北斗三號最后一顆全球組網衛(wèi)星暨第55顆北斗導航衛(wèi)星成功定點在東經110.5°工作軌位，標志中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)向全球組網完成邁出重要一步。（圖源：中新社）

　北斗導航系統(tǒng)有多厲害？

　　目前，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)僅有4名成員，分別是美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)(Glonass)、歐洲的伽利略系統(tǒng)(Galileo)，以及中國的北斗系統(tǒng)(BDS)。但由于格洛納斯和伽利略都有衛(wèi)星老化和星載系統(tǒng)失靈的問題，目前真正全球覆蓋且能提供穩(wěn)定服務的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，就只有美國及中國的系統(tǒng)。而作為后起之秀，北斗是目前發(fā)展勢頭最迅速、被認為極有可能后來居上的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的組合導航/定位模塊（圖源：新華社）

　　全天候、全天時、高精度

　　與另外三個全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)不同，北斗是唯一使用地球靜止軌道、傾斜地球同步軌道和中圓地球軌道的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，使用三種不同軌道的衛(wèi)星系統(tǒng)，信號會長期覆蓋指定區(qū)域，可以有效校正定位時候產生的誤差，北斗定位可精準至“厘米級”。同時，北斗還采用三頻定位，衛(wèi)星軌道運轉周期為24小時，這樣的設定提升了定位系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

　　獨門絕技：短報文通信

　　短報文通信是指北斗地面終端與北斗衛(wèi)星、北斗地面監(jiān)控總站之間能夠直接通過衛(wèi)星信號進行雙向的信息傳遞。簡單來說，其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)僅能無源定位，因而用戶只能知道“我在哪”，而北斗用戶不但自己知道“我在哪”，還能告訴別人“我在哪”以及“在干什么”。比如突發(fā)地震、海上遇險時，在其他通信手段失效的情況下，北斗短報文通信可以成為傳遞求救信息、拯救生命的最后保險索。2008年汶川大地震發(fā)生后，其他通訊方式紛紛失效，只有北斗能以短報文形式與指揮中心保持聯系。

　　這項功能屬于國際首創(chuàng)，美國GPS之父帕金森教授后來對此功能贊譽有加，“既能夠知道你在哪里，也能夠知道我在哪里，這是多么美妙的體驗?！?/p>

2020年4月29日，在西藏自治區(qū)拉薩市達孜區(qū)章多鄉(xiāng)恰村，智能拖拉機利用北斗導航輔助自動駕駛系統(tǒng)，在無人駕駛的情況下完成土地耕整、精密播種等作業(yè)。（圖源：中新社）

　　北斗系統(tǒng)已提供七種服務

　　北斗三號全球系統(tǒng)正式開通到現在，不但在平穩(wěn)地運行，提供的服務性能更是全球領先，目前已可以提供七種服務：

　　定位導航授時服務。全球范圍實測定位精度水平方向優(yōu)于2.5米，垂直方向優(yōu)于5.0米;測速精度優(yōu)于0.2米/秒，授時精度優(yōu)于20納秒。

　　全球短報文服務。通過14顆MEO衛(wèi)星為全球用戶提供試用服務，最大單次報文長度560比特，約40個漢字。

　　國際搜救服務。6顆MEO衛(wèi)星搭載搜救載荷，在符合國際標準的基礎上，提供北斗特色B2b返向鏈路確認功能，為全球用戶提供遇險報警服務。

　　區(qū)域短報文服務。最大單次報文長度14000比特，約1000個漢字，今年底具有區(qū)域短報文功能的智能手機將進入市場。

　　精密單點定位服務。通過3顆GEO衛(wèi)星播發(fā)精密單點定位信號，定位精度實測水平方向優(yōu)于20厘米，高程優(yōu)于35厘米。

　　星基增強服務。支持單頻及雙頻多星座兩種增強服務模式，滿足國際民航組織技術驗證要求。目前星基增強系統(tǒng)服務平臺已基本建成，正面向民航、海事、鐵路等高完好性用戶提供試運行服務。

　　地基增強服務。已在中國全境內建設框架網基準站和區(qū)域網基準站，面向行業(yè)和大眾用戶提供實時厘米級、事后毫米級定位增強服務。

北斗撼動世界導航格局

2020年5月27日，中國2020珠峰高程測量登山隊隊員登頂“地球之巔”珠穆朗瑪峰，利用北斗系統(tǒng)為珠峰“量身高”。（圖源：新華社）

　　中國的北斗是一流的北斗，也是世界的北斗，“中國愿同各國共享北斗系統(tǒng)建設發(fā)展成果，共促全球衛(wèi)星導航事業(yè)蓬勃發(fā)展”，中國人始終這樣努力著。北斗三號系統(tǒng)開通服務以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，服務性能穩(wěn)中有升，全球范圍定位精度實測優(yōu)于4.4米，為全球用戶提供優(yōu)質可靠的定位導航授時服務。目前，北斗產品已在全球一半以上國家和地區(qū)應用，服務當地經濟社會發(fā)展，成為中國以實際行動積極推動構建人類命運共同體的生動案例。

　　據中國衛(wèi)星導航定位協會發(fā)布的《2022中國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2021年我國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)總體產值達到4690億元人民幣，較2020年增長16.29%。分析認為，以平均每年20%增長率計算，2025年后北斗產業(yè)規(guī)模有望達到萬億元。

　　一組數字，直觀地體現著北斗系統(tǒng)應用之廣泛——截至2021年底，已有超過790萬輛道路營運車輛安裝使用北斗系統(tǒng)，近8000臺各型號北斗終端在鐵路領域應用推廣，基于北斗系統(tǒng)的農機自動駕駛系統(tǒng)超過10萬臺/套，醫(yī)療健康、防疫消毒、遠程監(jiān)控、在線服務等下游運營服務環(huán)節(jié)產值近2000億元，具有北斗定位功能的終端產品社會總保有量超過10億臺/套。

2022年7月11日，搭載船用北斗系統(tǒng)的臺灣海峽首艘大型巡航救助船“海巡06”輪在福建正式列編。（圖源：新華網）

　　經全球連續(xù)監(jiān)測評估系統(tǒng)實測，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位導航授時服務全球范圍性能指標先進、亞太區(qū)域性能更優(yōu)，系統(tǒng)進入持續(xù)穩(wěn)定、快速發(fā)展新階段。后續(xù)還將按計劃發(fā)射新的衛(wèi)星，進一步提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和可靠性，并開展新技術試驗驗證，確保系統(tǒng)不斷迭代升級。

　　首任北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師孫家棟院士曾說，“北斗的應用只受想象力的限制”，建設成為世界一流的衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國北斗的發(fā)展目標。如今，中國的導航衛(wèi)星已布滿地球上空，北斗的故事還將繼續(xù)。

　　(資料來源：北斗網、我們的太空、新華網、科技日報、央視新聞、澎湃新聞、海外網)