中國的北斗世界的北斗

一提及導航系統，相信很多人首先想到的是GPS，極少數人知道我國也有一套自主研制的北斗衛星導航系統。即使知道，恐怕了解也甚少！如今，我國的北斗全球衛星導航系統已躋身世界第二。可同學們知道嗎？北斗衛星導航系統有著一段鮮為人知的坎坷歷史！

2015年7月25日20時29分，我國在西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭和“遠征一號”上面級，以“一箭雙星”方式成功發射兩顆新一代北斗導航衛星，標志著北斗衛星導航系統向全球組網建設目標邁出堅實一步。

北斗一代，千喚萬喚始出來

關于研制衛星導航系統，實際上在上個世紀70年代，我國科研人員就已經開始提出各種設想，從最初的“新四星”計劃，到后來提出的單星、雙星、三星，再到五顆星的區域性系統方案以及多星的全球系統設想。研究、論證、再研究、再論證……從來就沒有停止過。

80年代初期，以“兩彈一星”元勛成芳允院士為首的專家團提出了“雙星定位”方案，這是當時公認的最優方案，但因為經濟條件等種種原因又擱置了10年。1991年，在海灣戰爭作戰中，美國的GPS應用非常成功，這使我國深刻意識到，打仗沒有定位導航系統是真的不行。于是，被擱置10年的“雙星定位”方案重新啟動。

也許你會問，在空間里三個坐標才能定位，兩顆衛星不夠用啊？這問題問得好。雙星定位方案中有個高度儀，用戶需要自測高程，并將結果作為第三個坐標，就好比是在地球中心裝了一個虛擬的衛星，這就實現了三星定位。之所以沒有發射三顆衛星，原因很簡單，高度儀很便宜，這個方案更省錢。

因為只有兩顆衛星，軌道低、覆蓋面小，兩顆中軌道衛星多數時間會在中國上空以外的地方飛行，這使得中國無法應用。為了讓兩顆衛星“乖乖”地待在中國的上空，北斗一代衛星導航系統采用了靜止高軌道的定位方式。

身兼兩職的北斗一代不給力

由于北斗一代衛星導航系統的兩顆衛星都是靜止于高軌道上的，所以可以與國際通信衛星一樣完成通信任務，而GPS等其他定位導航系統都是不支持通信功能的。

身兼定位與通信兩職的北斗一代衛星導航系統，看似功能更全面、技術更先進，然而使用起來，卻有些心有余而力不足。因為定位才是北斗一代的“主業”，大部分的信道資源都必須讓給定位數據的傳送，所以留給通信的信道資源就很少，因而無法完成實時的話音通信，只能完成短信功能；另一方面，由于這兩顆衛星的軌道很高，導致地面被測物體與衛星的相對速度很低，定位精度遠遠比不過GPS等其他定位導航系統。

總結經驗，再戰

鑒于北斗一代衛星導航系統的使用效果很不給力，2006年，國家準備對北斗一代衛星導航系統體制進行全面升級。于是北斗二代衛星導航系統應運而生。北斗二代衛星導航系統計劃在2020年前發射35顆衛星，形成全球性的衛星導航系統，比GPS還多5顆（GPS現有衛星30顆）。多出的5顆是在赤道上空的靜止高軌道衛星，主要是完成短信任務。其他30顆跟美國GPS的30顆一樣，都是中軌道運動衛星。

北斗二代衛星導航系統的規模與GPS相當，申請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星軌道和頻率爭奪的問題。衛星軌道和空間頻率是人類共有的資源，那該如何分配呢？

先占先得的原則是西方發達國家制定的，他們認為這是各國都有同樣機會的公平原則。于是，各國都抓緊時間，搶占先機。2005年，伽利略計劃的第一顆衛星上天了，但并沒有開通頻率。緊隨其后，中國北斗二代衛星導航系統成功發射第一顆衛星，并且開通了頻率，成功地在軌道和頻率兩方面都占得了一席之地。

北斗二代嶄露頭角，

雖然現在35顆衛星還沒有全部發射，但在2012年，亞太地區的北斗二代衛星導航系統的定位導航網絡已經建立起來，并已投入了使用。GPS和北斗二代衛星導航系統的中軌道運動衛星都是30顆，它們各自在太空中編織一張網，GPS網眼最密處是在美國上空，北斗二代衛星導航系統網眼最密處在我國上空。加拿大和墨西哥當然會選擇GPS，而對于亞太地區的國家來說，北斗二代衛星導航系統比GPS更有優勢。在泰國，有些GPS衛星的信號收不到，而北斗衛星導航系統所有的衛星信號都能接收到。

今年4月，在莫斯科舉行的第九屆國際導航論壇上，俄羅斯導航產業界的領袖們在探討全球四大導航系統發展水平時，一致把中國“北斗”排在俄羅斯格洛納斯和歐盟伽利略之前。

6月15日，我國首個全球星基高精度增強服務系統——“中國精度”正式提供服務。這意味著，在無需架設基站的情況下，在全球任一地點使用北斗衛星導航系統，可實現厘米級的高精度定位。

功能強大，應用廣泛

北斗衛星導航系統全面建成后，其應用將會影響著現代社會的很多方面。而且，應用的面還在不斷增加。可以說，北斗衛星導航系統到底有哪些應用，這完全取決于人類的想象力。

就像陽光，全世界每個人都能公平地獲得。而北斗衛星導航的信號，也像陽光、空氣一樣，從天而降，每時每刻都彌漫在我們周圍，任何人都能獲得。而且絕不會像手機信號一樣，使用的人越多，信號就越差。無論何時何地，我們都能進行定位和導航。要想把它所有的應用都列舉出來還真有點難，但我們可以列舉兩個有趣的應用，讓大家見識一下北斗衛星導航系統的威力。

1.減少交通事故

據調查，40%的致死性車禍是由超速引起的。雖然很多道路上安裝了攝像頭，對駕駛員進行監控，防止他們超速。但不是所有道路上都安裝攝像頭，在沒有監控的地方，超速常常帶來很多惡性交通事故。

北斗衛星導航系統除了定位和導航，更能對交通工具進行測速。只要在所有出廠的汽車上裝上北斗衛星導航系統，就能隨時掌控這些車輛的行駛速度。如此一來，超速現象將大為減少，交通事故也將減少。

為了安全考慮，交通法規定，高速公路上的大車不能靠左行駛。但大車的違規行為始終是屢禁不止，因為無法在所有的高速公路上安裝攝像頭進行監控。但如果在所有出廠的大車上安裝上北斗衛星導航終端，就能隨時監控車輛的實際行走路線了。

2.幫你放牧

放牧是一件很辛苦的事，你得跟著羊群或牛群跑，稍微省點力的方式就是配上一只牧羊犬，讓牧羊犬替你跑跑腿，但你還是得跟著。假如在每只羊的耳朵上裝上一個小裝置，那么你就可以在家里一邊喝咖啡，一邊放羊了。

羊耳朵上的小裝置內置北斗衛星導航終端，這能讓你隨時在電腦上獲得每只羊的準確位置。另外，這個小裝置里利用太陽能供電，能發出一些聲音，比如牧羊人的吆喝聲、牧羊犬的叫聲、汽車聲等。通過向羊群中的某些羊播放聲音，就能讓它們非常聽話地按照主人的指示前進、轉彎或者調頭。如果某只羊對聲音“不感冒”，還可以讓這個小裝置發出微小的電擊，從而刺激羊的運動。

以上只是舉了兩個生活中常見的例子。實際上，北斗衛星導航系統已經在農業、航空、環境、海運、公共安全和災難救援、鐵路、空間、勘測與繪圖以及定時上都有了豐富的應用。所有的交通工具，只要裝有北斗衛星導航終端，都能得到北斗衛星導航的服務。

更重要的應用是在國防上，幾乎所有的戰機和導彈都需要導航和定位等功能。失去了位置信息，戰機可能會迷路，導彈也不知該發射到哪里。根據北斗官方網站介紹，北斗實現全球衛星導航功能后，能使我國的作戰效能提高100～1000倍，作戰費效比（投入費用和產出效益的比值）提高10～50倍，這無疑將大大提高我國的國防能力。

北斗導航，意義何在？

也許有人會疑惑：已經有非常好用的GPS全球衛星定位系統，為什么還要花巨資再建一個北斗衛星導航系統呢？真的有必要嗎？

答案是毋庸置疑的。這就好比別人提供空氣維持你生存，不代表你不應該擁有屬于自己的空氣。因為，你絕不能失去對自身性命的掌控！

GPS是美國的導航系統，美國可以根據需要，關閉某個地區的導航服務。如果關閉我國的導航服務，無數行業將因此受到難以想象的影響。舉個簡單的例子，假如你正在去一個從沒去過的地方的路上，在導航的指導下開車，突然導航沒了，那你怎么辦？

實際上，GPS建成后，美國就把GPS信號分為民用標準和軍用標準兩類。由于民用的標準定位服務不需要任何授權就可以任意使用，所以美國擔心，敵人用自己造出來的“劍”來攻擊自己，于是在民用信號中人為地加入誤差以降低精確度，使定位精確度在100米左右，而軍用的精度在10米以下。所以，他國的軍備絕不能使用美國的GPS，一旦形成依賴就會無法自拔，因此必須要發展本國的定位導航系統。

直到2000年以后，美國才取消對民用信號的干擾。因為美國通過系統更新，已經能實現在戰時任意關閉某個地區的GPS信號。這樣做的目的，是為了讓GPS導航系統繼續擁有全球壟斷地位。

手機上使用GPS導航與定位，看似免費，其實不然。手機里面有GPS模塊，而廠商每生產一個GPS模塊都需要向美國交費才能獲得授權。有了GPS模塊后，手機成本自然會增加，最終還是消費者買單。所以，我國北斗全球衛星導航全面建成后，將使國內導航終端的生產廠商獲益。

作為一個大國，中國必須擁有一個自己的全球衛星導航系統，這就是北斗！它既是中國的北斗，也將是世界的北斗！

責任編輯：陸艷

責任校對：朱衍