厘米級服務高精度驚世，導航通信一體化妙不可言——看「北斗」如何張開「天眼」

「北斗」系統不僅有「高精度指標」，還有極強的「抗干擾能力」。在這個系統完全建成后，將意味著開始擁有不受美國方面任何干擾、向世界任何地點發動任何攻擊或者投送部隊的能力。美國將會喪失利用GPS系統影響的能力。西方評論員認為，正在逐步接近成為世界頭號經濟和軍事大國。

繼「兩彈一星」之後，近年來，的經濟建設和國防建設中，一個確立軍事大國地位，確立獨立自主的，極具標誌性里程碑的大殺器橫空出世--北斗衛星導航系統建成使用。對於北斗的作用，業內有句名言：「衛星導航定位系統的應用，只受想象力的限制」。

說到定位導航，人們就會想到美國的GPS，GPS資歷老、壟斷性強、名氣大，簡直成了導航定位的代名詞。可GPS系統只開放民碼，在發生戰爭的時候，甭說軍事上不能依賴其進行導航定位，就是民碼也說變就變。

說到底，打高科技戰爭，就是打衛星導航戰爭!現代戰爭，無論武器多麼先進，都要依賴衛星導航，沒有獨立自主的衛星導航系統，高端的武器系統就是瞎子。如，1996年台海危機時，如果美國切斷GPS，我們的導彈僅靠慣性制導，打擊精度只在幾百米級。

在涉及國家安全核心部位，核心數據、核心技術，絕不會天上掉餡餅，絕沒有人會給你，尤其衛星定位導航系統，不管是軍用、民用，不管是發展經濟、還是維護國家安全，導航系統未來都具有越來越大的作用。由於衛星導航系統在未來國家安全中將扮演越來越重要的角色，可以說，北斗系統建設的重要性，都遠遠超過載人航天，它是國防建設第一需要!

法國總統希拉克曾感慨地說：「沒有自己的衛星定位系統，歐洲將不可避免地成美國的附庸。」歐洲都不能倖免，其他國家就將是玩偶。建立衛星導航系統，不僅僅在軍事用途，更是維護國家獨立自主的重要保障。為此，必須建設北斗衛星導航定位系統!

北斗系統建設極其重要，按「三步走」的發展戰略推進，第一步：2000年建成了北斗衛星導航試驗系統，使成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。第二步：建設北斗衛星導航系統，2012年左右形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力。第三步：2020年左右，北斗衛星導航系統形成全球覆蓋能力。

按「三步走」的具體建設過程，那是只爭朝夕，那是攻關奪隘，那是驚心動魄!

1、搶頻率資源「破釜沉舟」提前發射。在GNSS俱樂部，國際公共的頻率資源非想買就買，要向國際電聯提出申請，由國際電聯劃分，每個系統都有像高速公路的車道。到建立北斗和伽利略系統時，進入頻率爭奪戰。伽利略系統提前申請了這個頻率資源，但歐洲出現經濟危機，伽利略系統資金斷了，根據國際電聯「先到先得」的規定，哪國先把衛星發射上去，向下發射了頻率信號，這個頻率資源就歸你了。發射衛星佔領了這個軌位，但沒發射頻率信號。

2007年4月17號，這是北斗申報頻率資源大限，為爭奪這個頻率，北斗試驗星必須提前發射，提前發射在航天史上罕見。經各部門配合，4月14號凌晨，火箭點火，4點07分現場發現新問題，火箭有個連接器沒按規定脫落，三分鐘內不解決這個問題，對火箭、衛星甚至發射場都是滅頂之災。當時發射指揮員一分鐘內下7道指令，4點11分，火箭帶北斗試驗星成功升空。4月15號實現變軌，4月16號衛星發送信號，在距北斗申請頻率資源失效前24個小時，正式啟用北斗申報的頻率資源，拉開北斗全球系統建設的帷幕。

2、為搶固定位置雷雨天「一鳴驚人」。衛星發射時，火箭箭體裝滿燃料，一點火花就能引起爆炸。1987年美國大力神火箭升空一分鐘遭雷擊爆炸，但2011年7月北斗第9顆衛星等待發射時，就在電閃雷鳴的天氣。因北斗系統是組網星座，每顆衛星都有既定位置。而這一天就是不可多得的發射窗口，如錯過這天，有可能推遲四個月，甚至推遲一年。北斗系統建設正如火如荼，如果推遲發射，進程必然延誤，帶來的經濟損失不可估量。當時指揮系統決定在兩次雷電的間隙發射，北斗第9顆衛星升空了。年底，北斗開始試運行。

衛星導航系統簡稱GNSS系統，在GNSS俱樂部共有4位VIP會員：美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統、歐盟伽利略系統、自主建設的北斗衛星導航定位系統。北斗是繼美全球定位系統(GPS)和俄GLONASS之後，第三個成熟的衛星導航系統。

1、「三步走」戰略步步走的紮實。北斗衛星導航系統由空間端、地面端和用戶端組成，可全球範圍、全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，並具短報文通信能力。2012年12月27日，北斗系統空間信號介面控制文件正式版公布，北斗導航業務正式對亞太地區提供無源定位、導航、授時服務。

按「三步走」戰略，2012年10月25日，成功將第16顆北斗導航衛星發射升空，送入地球靜止軌道(高度約36000km)。至此，北斗導航完成了對亞太地區布網，可覆蓋西至阿富汗，北至西伯利亞，南至澳大利亞，東至關島的所有區域。第三步是2020年左右北斗衛星導航系統形成全球覆蓋能力，2017已全面啟動北斗系統第三步建設，即北斗三號系統，現北斗系統已經發射了22顆衛星，已經能夠為以及我們周邊地區提供非常穩定的導航定位服務。

2、2017全球組網衛星。今年下半年發射6-8顆全球組網衛星。這意味著，從今年下半年開始，北斗衛星將正式開始全球組網，拉開北斗系統面向全球服務的帷幕。接下來，還將上演2018年前後18顆北斗衛星的發射大戲。冉承其說，這將率先為「一帶一路」沿線國家提供基本服務，直到2020年建成世界一流的全球衛星導航系統，最終形成全球服務能力。

自主建設的「北斗」衛星導航定位系統需要發射35顆衛星，足足要比GPS多出11顆。現在正處在建設和應用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛星，和30顆非靜止軌道衛星組成，北斗衛星導航系統預計將在2020年左右提供一個全球性的服務。

3、「北斗」系統的先進性體現。「北斗」已一舉攻克系統「高精度指標」「抗干擾能力」兩大關鍵技術難題，「北斗」系統的獨領風騷。

導航通信一體化。北斗系統不僅可以全天候提供快速定位、導航和授時的功能，該系統獨有的優勢，不但知道自己所在位置，也可以知道別人的位置，並讓別人知道你的位置，還能提供通信功能(通信盲區極少)。美國GPS之父帕金森教授盛讚北斗導航通信一體化有句名言：「既能夠知道你在哪裡，也能夠知道我在哪裡，這是多麼美妙的體驗。」如果一個人漂流到孤島，他選擇GPS只知道自己在什麼位置，無法通知別人來救援。北斗系統卻知道自己在哪，還能把所在位置發送方圓幾十、幾百公里甚至千里之外的人來救援。北斗衛星導航系統解決了何人、何時、何地的問題，這就是北斗的特色服務，靠北斗一個終端就可走遍天下。

高精度定位服務。的「北斗」系統比俄羅斯「格洛納斯」和歐洲「伽利略」都要精準。「北斗」衛星導航定位系統將提供開放服務和授權服務。開放服務在服務區免費提供定位，測速和授時服務。授權服務則是軍事用途的馬甲，將向授權用戶提供更安全與更高精度的定位，測速，授時服務，外加繼承自北斗試驗系統的通信服務功能。2017年「北斗」系統民用定位精度，已具備在全國範圍內，提供實時米級、分米級定位基本服務。

「

2011年左右傳得沸沸揚揚的一條新聞，媒體聳人聽聞使用的標題是「清華女生破解北斗送給美國」，或「北鬥上百億的投資打水漂」等等，的「北斗」真的那麼不堪一擊?

1、清華女生破解了「北斗」什麼？北斗系統經多方面證明，精度和可靠性完全不輸GPS導航系統。所謂的「清華女生破解北斗送給美國」，事實是這個清華女生所「破解」的，僅僅是「北斗」民碼信號的一個偽碼序列。北斗系統在建設過程中，為兼容和互操作，民碼設計和GPS、伽利略一脈相承，並無特殊設計。那是希望全世界的人民都能用北斗免費提供的民碼服務，讓北斗不僅是的北斗，也是世界的北斗。

所以，破解這個沒有經過加密，也沒經過特殊設計的偽碼序列，並沒有技術難度，它就是一個簡單的信號檢測與估計的問題。而且，我們國家在2012年年底，已經公布了北斗的ICD，將北斗民碼的偽碼已廣而告之，希望全球的接收機廠商都能用這個ICD文件來生產相應的北斗接收機。

而破解軍碼的難度那是尖端之上的尖端，北斗特殊設計的加密軍碼，怎麼會被輕易破解!就在清華女生的「破解」聳人聽聞之時，美國海軍專家評論稱，解放軍的北斗衛星系統看起來非常詭異，美國目前很難摸清楚它的規律!

2、廣泛運用民碼才有商業效應。從2012年12月27日，就開始向亞洲國家提供北斗衛星導航區域服務，主要是定位、導航、授時、短報文通信服務。俄媒稱，北斗衛星導航系統今後應當成為美國GPS和俄羅斯格洛納斯定位系統的競爭對手。政府對北斗衛星導航系統的投資高達250億美元，希望通過北斗衛星導航授權服務的部分，在向授權用戶提供更安全與更高精度定位的服務，每年賺取4000億人民幣(約合630億美元)的收入。為此，北斗民碼的偽碼被知道的越廣泛，市場效應就越明顯。

1、北斗導航確立了軍事大國地位。高科技戰爭就是打衛星導航戰爭，沒有高標準獨立自主的衛星導航系統，絕不可能打贏戰爭。為什麼現美國越來越害怕火箭軍，因該系統為軍方能夠提供一根手指的誤差都不到的厘米級，后處理毫米級的高精度定位服務。有了導航衛星，我們的導彈不僅打的遠，還打的准，這就是的王牌。

「北斗」系統不僅有「高精度指標」，還有極強的「抗干擾能力」。在這個系統完全建成后，將意味著開始擁有不受美國方面任何干擾、向世界任何地點發動任何攻擊或者投送部隊的能力。美國將會喪失利用GPS系統影響的能力。西方評論員認為，正在逐步接近成為世界頭號經濟和軍事大國。

「北斗」衛星導航定位系統的軍事功能與GPS類似，如：飛機、導彈、水面艦艇和潛艇的定位導航;彈道導彈機動發射車、自行火炮與多管火箭發射車等武器載具發射位置的快速定位，以縮短反應時間;人員搜救、水上排雷定位等。不僅獨立自主的保證能全天候導航，還保證打的准。現在的「北斗」衛星導航定位系統，能為軍方提供一根手指寬的誤差都不到的厘米級服務。

2、北斗導航有六大民用功能。建立北斗導航系統，不僅可以為國民各個經濟部門提供技術支持，提高各經濟部門的工作效率，有利民生保障，還會催生一個圍繞北斗導航系統的龐大工業產業

其一、個人位置服務。進入不熟悉地方，用裝北斗衛星導航接收晶元的手機或車載衛星導航裝置能找到要走的路線。取下手機卡，手機依然能定位。因手機定位採用衛星導航系統，與手機移動系統無關。

其二、氣象應用。可促進天氣分析和數值天氣預報、氣候變化監測和預測，可提高空間天氣預警業務水平。

其三、道路交通管理。通過車裝衛星導航接收機和數據發射機，車輛位置信息能幾秒鐘自動轉發到中心站，將有利於提升道路交通管理水平。鐵路智能交通化，將促進傳統運輸方式的升級與轉型。

其四、海運和水運。能全天候為航行船舶提供導航定位和安全保障。特有的短報文通信功能將支持各種新型服務的開發。

其五、航空運輸。實時確定飛機瞬時位置，有效減小飛機間的安全距離，實現自動盲降。

其六、應急救援。廣泛用於沙漠、山區、海洋的搜索救援。在發生地震、洪災等重大災害時，及時了解災情並迅速到達救援地點。具備短報文通信功能，可及時報告所處位置和受災情況。

歐盟估算，衛星導航服務中斷兩天，歐洲有超10億歐元損失。

當然，並非說北斗系統完美無缺，現在最大的問題是市場開發，因GPS系統應用推廣非常成熟，最便宜的GPS晶元大約兩美元左右，而北斗系統的晶元由於量產等原因，價格可能高出十幾倍，儘管北斗系統非常好用，用戶也達千萬之多，但GPS用戶還是多一點。「用不起」一時制約著北斗發展，但解決價格問題並不難，如何解決很多國家「不敢用」、不想用，才是制約北斗發展的重要原因。

（本文部分資料摘自導航系統科學家徐穎的題為《來自星星的燈塔》演講，特此註明，特此鳴謝，特別向徐穎為代表的「北斗」建設者致敬！）