北斗系統(tǒng)改變中國(guó)

2010年1月13日下午，中國(guó)電信CDMA網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大范圍故障告警，涉及到全國(guó)絕大多數(shù)省份，原因是美國(guó)GPS系統(tǒng)升級(jí)影響了CDMA的全網(wǎng)同步。

中國(guó)電信經(jīng)營(yíng)的3G業(yè)務(wù)使用的是美標(biāo)CDMA2000，若沒有GPS授時(shí)則只能維持72小時(shí)的安全運(yùn)行。

您可以想象，當(dāng)時(shí)政府有關(guān)部門和運(yùn)營(yíng)商是有多么的緊張，全國(guó)上億手機(jī)用戶全部斷線，這將是震驚國(guó)際的大事件。

他們是怎樣應(yīng)對(duì)這場(chǎng)重大危機(jī)的呢？他們什么都沒有做，不是不想做，而是沒啥可做的。

GPS授時(shí)信號(hào)是關(guān)鍵項(xiàng)，這掌握在美國(guó)人手里，中國(guó)沒有任何控制權(quán)，只能緊張地干等。好在GPS的升級(jí)過程還算順利，不久系統(tǒng)就解除了警報(bào)。

國(guó)家安全的命脈不能掌握在他國(guó)手里，政府有責(zé)任做好危機(jī)防范工作，必須要有自主可控的手段，遇到危機(jī)后能頂上去。

美國(guó)的GPS是免費(fèi)的，其高精度的軍碼定位也對(duì)北約開放，但歐洲還是投入了巨資搞伽利略工程。日本跟美國(guó)是軍事同盟，也在搞區(qū)域性的導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)。

這些都是出于國(guó)家和民眾安全的考慮，基礎(chǔ)科技必須要有自主可控的手段，即使是盟國(guó)也不能全面依靠，這是國(guó)際社會(huì)的共識(shí)。

1.北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的由來

中國(guó)是個(gè)有抱負(fù)的大國(guó)，在定位導(dǎo)航衛(wèi)星這件事上早有規(guī)劃，從上個(gè)世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始著手了，七五規(guī)劃中提出了“新四星”計(jì)劃，隨后提出過單星、雙星、三星、三到五顆星的區(qū)域性系統(tǒng)方案，以及多星的全球系統(tǒng)設(shè)想。研究、論證、再研究、再論證……從來就沒有停止過。

上世紀(jì)90年代，終于選定以“兩彈一星”元?jiǎng)钻惙荚试菏刻岢龅碾p星定位方案。只有兩顆星，當(dāng)然不能像美國(guó)GPS那樣搞中軌道的，軌道低了覆蓋面就小，兩顆中軌道衛(wèi)星多數(shù)時(shí)間會(huì)在中國(guó)上空以外的地方飛行，那中國(guó)還咋用呢？因此只能搞高軌道的，而且還得是靜止的，這樣才能妥妥地停在中國(guó)大陸的上空。

靜止高軌道是雙星定位的必須選擇，在這個(gè)軌道上能與通信衛(wèi)星一樣完成通信任務(wù)，于是既能定位又能通信就被設(shè)計(jì)成為了北斗一代的技術(shù)特點(diǎn)，而GPS等其它定位導(dǎo)航系統(tǒng)都是不支持通信功能的。

美國(guó)GPS不具備北斗這樣的通信功能，這不能說人家技術(shù)落后，因?yàn)槊绹?guó)的衛(wèi)星系統(tǒng)是各司其職的，定位衛(wèi)星和通信衛(wèi)星兩套系統(tǒng)的性能都很優(yōu)異。而中國(guó)北斗一代是身兼兩職，聽起來功能更加全面，其實(shí)是中國(guó)把定位衛(wèi)星打到了通信衛(wèi)星的軌道上，自然能收獲了通信這個(gè)副業(yè)。

由于這兩顆星的軌道很高且數(shù)量少，其定位精度自然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不過GPS，通信功能也比國(guó)際海事衛(wèi)星差得多。通信和定位啥都能干，但啥性能都不行。

2.加盟歐洲“伽利略”

北斗一代的使用體驗(yàn)比較差，那該咋往下走呢？這時(shí)中國(guó)看上了歐洲的伽利略計(jì)劃，這是歐洲國(guó)家聯(lián)合搞的全球定位導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃，這個(gè)項(xiàng)目實(shí)在是太燒錢，于是他們就瞄上了中國(guó)這個(gè)大金主。

雙方各有所圖，因此一拍即合，中國(guó)作為第一個(gè)非歐盟國(guó)家加入了伽利略工程，并且支付了兩個(gè)億的入伙費(fèi)。

但中國(guó)越來越覺得不對(duì)勁，因?yàn)槿毡竞陀《纫布尤肓?，交的錢遠(yuǎn)比我們少，也享有基本相同的權(quán)利。跟日本和印度共享相同的戰(zhàn)略資源？這是我們不想要的，于是就痛下決心，退出伽利略工程開始發(fā)展北斗二代。

北斗二代計(jì)劃在2020年前后發(fā)射35顆衛(wèi)星，形成全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其中有5顆是在赤道上空的靜止高軌道衛(wèi)星，主要完成短信任務(wù)。

北斗二代的規(guī)模與GPS相當(dāng)，申請(qǐng)的軌道和頻率與歐洲伽利略比較一致，這就不可避免地遇到了衛(wèi)星軌道和頻率爭(zhēng)奪的問題。衛(wèi)星軌道和空間頻率是人類共有的資源，那該如何分配呢？國(guó)際規(guī)則是既不按國(guó)家來分，也不按人口來分，而是誰先占了算誰的。

先占先得的原則是西方發(fā)達(dá)國(guó)家制定的，他們認(rèn)為這是各國(guó)都有同樣機(jī)會(huì)的公平原則，理由是：你有本事你也打衛(wèi)星啊，我又沒攔著你，你不打是你自己的事，如果你永遠(yuǎn)不打，難道說軌道和頻率還要永遠(yuǎn)給你留著？這聽起來也有道理，更關(guān)鍵的是，即使你覺得沒道理，你也沒能力阻止發(fā)達(dá)國(guó)家占軌道和頻率。

遠(yuǎn)洋漁業(yè)是個(gè)充滿危險(xiǎn)的行當(dāng)，遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能得到及時(shí)救助非常重要。再節(jié)省的漁民都會(huì)備齊兩樣電子設(shè)備，一是GPS，二是海事衛(wèi)星電話，以便遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能及時(shí)求助。

遇到風(fēng)險(xiǎn)需要求救，首先要用GPS定好位，然后用海事衛(wèi)星電話通知岸上的救援隊(duì)，告訴他們我遇險(xiǎn)的GPS坐標(biāo)，以便他們來救我。當(dāng)然也有用電臺(tái)的，但電臺(tái)的可靠性不如海事衛(wèi)星電話，生死攸關(guān)時(shí)通不上可就抓瞎了。但是，養(yǎng)一部海事衛(wèi)星電話是很貴的，但為了關(guān)鍵時(shí)刻救命又不敢不養(yǎng)，很多漁民對(duì)此很糾結(jié)。

2013年北斗二代在亞太地區(qū)布網(wǎng)后，漁民有了一個(gè)新選擇，那就是裝北斗衛(wèi)星船載終端，北斗的雙向短信功能在漁船救險(xiǎn)方面得到了完美應(yīng)用，遇到險(xiǎn)情后一鍵求救，終端會(huì)自動(dòng)把附帶著定位信息的求救短信通過衛(wèi)星發(fā)給岸上的救援隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了GPS+海事衛(wèi)星電話的功能，而且更加方便。

那這個(gè)終端貴嗎？政府大力推廣，將之列為安全機(jī)械設(shè)備，享受農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼政策，政府額外拿出了1個(gè)億，免費(fèi)為遼寧、山東、浙江、海南的1萬艘漁船安裝北斗終端，后續(xù)再安裝的直接補(bǔ)貼九成，漁民只需要象征性地出一成的錢就可以安裝。

海事衛(wèi)星電話很貴，那北斗衛(wèi)星短信貴不貴呢？答案是一條三毛！這是有史以來最便宜的衛(wèi)星短信了。為啥這么便宜，有政府補(bǔ)貼唄，其實(shí)根本就沒考慮成本，收費(fèi)是象征性的。

北斗衛(wèi)星的短信功能非常受歡迎，根據(jù)浙江省2011年的統(tǒng)計(jì)，浙江漁民利用北斗衛(wèi)星發(fā)短信1300萬條，其中船與船互通604萬條，船與手機(jī)互通696萬條。

漁業(yè)省份在岸上大建基于北斗二代的漁業(yè)信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，通過衛(wèi)星給漁船發(fā)送實(shí)時(shí)的天氣、海浪、赤潮、魚汛消息，甚至還有當(dāng)日漁市價(jià)格，幫助漁民決定捕撈哪種魚，漁民在海上就可以把漁獲信息傳到岸上，提前聯(lián)系好賣家。

亞太國(guó)家認(rèn)識(shí)到了北斗的覆蓋優(yōu)勢(shì)，中國(guó)政府也積極推動(dòng)北斗二代在亞太地區(qū)的應(yīng)用，泰國(guó)、馬來西亞、文萊、印度尼西亞、柬埔寨、老撾等國(guó)家派出了19名專家，于2014年7月來到中國(guó)考察北斗二代，研究討論合作的事項(xiàng)。

泰國(guó)專家表示，有些GPS衛(wèi)星的信號(hào)泰國(guó)收不到，而北斗所有的衛(wèi)星信號(hào)都能接收到，當(dāng)然要參加北斗的“天眼”計(jì)劃，而且泰國(guó)現(xiàn)在已建成了首批CORS（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）。馬來西亞緊隨其后，成為北斗“天眼”落戶的國(guó)家。

“兩客一?！敝傅氖菑氖碌缆钒嗑€客運(yùn)、旅行包車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車，這些都必須安裝電子定位裝置，并將運(yùn)行信息及時(shí)接入到全國(guó)的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)中。在交通管理部門的監(jiān)控大屏幕上，車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一目了然，超速闖禁行等違規(guī)駕駛行為會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這是一項(xiàng)保護(hù)人民生命安全的法規(guī)。

“兩客一?！钡姆秶€在擴(kuò)展，警車、公務(wù)車、校車也正在被納入到北斗衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)之中，不僅僅是為了行車安全，還要監(jiān)控公車私用，車輛行駛路線清清楚楚，數(shù)據(jù)妥妥地存在數(shù)據(jù)庫(kù)里，由不得司機(jī)遮掩狡辯。

這種對(duì)特種車輛的衛(wèi)星監(jiān)控，以前要求使用GPS，現(xiàn)在被政府明令要求必須使用北斗系統(tǒng)。有些人為此質(zhì)疑過政府，以前基于GPS的系統(tǒng)本來就能完成任務(wù)，現(xiàn)在為了推廣國(guó)產(chǎn)北斗就來硬的，這不是勞民傷財(cái)嗎？

這真不是勞民傷財(cái)，而是有著長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的必要措施。中國(guó)正在搞北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的建設(shè)，在全國(guó)各地甚至東南亞國(guó)家大力建設(shè)CORS站，與天基系統(tǒng)相互配合，可達(dá)到厘米級(jí)的實(shí)時(shí)定位精度。

北斗的天基系統(tǒng)和地基增強(qiáng)系統(tǒng)一旦成功結(jié)合，那大貨車就再也不敢長(zhǎng)期占用超車道了，而以前的GPS定位精度是10米，是無法區(qū)分車道的。給孩子戴的定位手表會(huì)更加精準(zhǔn)和靈敏，定位信息不再是“在某地附近”，而是精確到孩子站在哪塊地板磚上。

地基增強(qiáng)系統(tǒng)是要與天基系統(tǒng)密切配合的，如果把這個(gè)遍及全國(guó)的國(guó)字號(hào)系統(tǒng)搭建在美國(guó)GPS的基礎(chǔ)之上，那萬一人家收費(fèi)了呢？或者把底層數(shù)據(jù)屏蔽了，那我們就被卡了脖子。我們已經(jīng)有了完全自主產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)，自家的地基增強(qiáng)系統(tǒng)當(dāng)然要跟自家的北斗系統(tǒng)配對(duì)。

現(xiàn)在北斗的實(shí)時(shí)定位精度已經(jīng)高于GPS，達(dá)到了80公里/小時(shí)情況下2厘米的精度，這就給另一種業(yè)務(wù)提供了技術(shù)手段，那就是基于北斗系統(tǒng)的無考官駕考。

現(xiàn)在的倒車入庫(kù)等駕考項(xiàng)目已經(jīng)有電子監(jiān)控了，壓線就會(huì)報(bào)警，但路考還得有考官。以后的全部駕駛課目考試可能被北斗系統(tǒng)全面取代，在考試車上安裝北斗接收機(jī)，無論是倒庫(kù)還是路考，系統(tǒng)都會(huì)精確實(shí)時(shí)記錄車輛軌跡，并自動(dòng)評(píng)分，會(huì)比考官更嚴(yán)格和公正。

4.北斗三代星的出現(xiàn)

最近有一條令人振奮的好消息，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星已成功發(fā)射了51顆，即將全球組網(wǎng)完畢?？砂凑赵?jì)劃，是2020年前發(fā)射35顆北斗二代星全球組網(wǎng)完畢，為什么又出現(xiàn)了三代星？都51顆了還沒有發(fā)射完？

這是因?yàn)榍靶┠暝诒倍范陌l(fā)射組網(wǎng)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問題，一是銣原子鐘是進(jìn)口的，我們很擔(dān)心在這方面被人卡脖子，二是我們不像美國(guó)那樣在全球有很多海外基地，地球背面衛(wèi)星的導(dǎo)控是個(gè)難題。

于是我們?cè)诙堑幕A(chǔ)上做出了兩項(xiàng)重大調(diào)整，一是用我們自主研制的氫原子中代替了國(guó)外進(jìn)口的銣原子鐘，精度提高了10倍。

二是增加了星際鏈路功能，我們只需要把導(dǎo)控信息發(fā)射到一顆衛(wèi)星，然后就可以在35顆衛(wèi)星中互相轉(zhuǎn)發(fā)，形成了對(duì)所有衛(wèi)星的導(dǎo)控。

2017年11月5號(hào)，我國(guó)發(fā)射了第1顆三代星，可距離2020年只剩下短短不到三年的時(shí)間了，全部換成三代星，時(shí)間來得及嗎？北斗衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)的小宇宙爆發(fā)了，兩年發(fā)射了20多顆，中國(guó)基建狂魔的稱號(hào)不是蓋的，全球組網(wǎng)后的北斗系統(tǒng)將是全世界最好的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗三代星的精準(zhǔn)定位對(duì)國(guó)計(jì)民生有非常大的作用，例如前一段時(shí)間在江蘇有一個(gè)鐵路局和鐵塔公司合作搞的“雙鐵”項(xiàng)目，解決了鐵路局一個(gè)重大的隱患。什么隱患呢？每天只有晚上3點(diǎn)鐘左右沒有火車，這是檢修鐵軌的時(shí)間窗口，鐵路局就怕一個(gè)事，就是工人把工具落在鐵軌上，黑燈瞎火地也沒發(fā)現(xiàn)，這就可能出現(xiàn)重大事故。

為解決這個(gè)重大安全隱患，江蘇鐵路局安排了200名機(jī)關(guān)干部輪流上夜班，就做一件事，對(duì)檢修工具進(jìn)行“三確認(rèn)”登記。

合作項(xiàng)目就是鐵塔公司在每個(gè)工具上綁了一個(gè)北斗精準(zhǔn)定位模塊和一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)模塊，可以把它的實(shí)時(shí)位置上傳到云上，每一個(gè)工具都是動(dòng)態(tài)顯示，如果一個(gè)工具離堆，馬上就進(jìn)入報(bào)警，這比人工檢查可靠得多。

合作完成后鐵塔技術(shù)人員要撤出，鐵路局干部就說非常感謝你們，你們?nèi)丝梢宰?，設(shè)備必須留下。因?yàn)檫@太好使了，他們終于可以不用上夜班了。

除了工業(yè)化應(yīng)用，北斗對(duì)消費(fèi)者也有重要作用，例如我們都離不開手機(jī)導(dǎo)航，新款手機(jī)榮耀9X就支持北斗，而且采用的就是聯(lián)合定位的策略。北斗和GPS是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，各有各的誤差，經(jīng)過聯(lián)合定位后，其精度會(huì)得到很大提高。

你可能會(huì)問，國(guó)內(nèi)其他手機(jī)也都支持北斗，為什么單獨(dú)拿榮耀9X來說事兒呢？這是因?yàn)檫@款手機(jī)使用了旗艦級(jí)別的麒麟810芯片，支持了北斗三代最新的b1c頻率，這個(gè)新的頻率可以使得信號(hào)能量更加集中，進(jìn)一步降低了誤差。

除硬件優(yōu)勢(shì)外，榮耀9X上還支持AI智慧通信2.0功能。通過AI智慧識(shí)別使用場(chǎng)景，比如在電梯中需要定位叫車出行，由于電梯內(nèi)信號(hào)較弱，其他安卓手機(jī)無法精準(zhǔn)定位。榮耀9X可以做到智能切換，迅速恢復(fù)信號(hào)，并與北斗導(dǎo)航相結(jié)合精準(zhǔn)定位。

華為技術(shù)加上北斗三代星，再加GPS輔助，形成了現(xiàn)在最先進(jìn)的手機(jī)導(dǎo)航策略。

北斗系統(tǒng)是中國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行，與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍，全天候、全天時(shí)，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)射了51顆衛(wèi)星，再發(fā)射4顆就全球組網(wǎng)完畢了，屆時(shí)將超越GPS成為全球第一大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它不僅是中國(guó)人的驕傲，也將是全人類的福祉。