全球衛(wèi)星導(dǎo)航，誰(shuí)家更出彩

1997年，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，美軍投入GPS應(yīng)用，大大降低了武器彈藥的消耗量，并且提高武器彈藥的精準(zhǔn)度，縮短了戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)間。由此，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)引起世人關(guān)注，紛紛被世界各國(guó)列入重要戰(zhàn)略資源。本文在此向大家介紹全球各大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，看誰(shuí)家更出彩。

只受人類(lèi)想象力限制的應(yīng)用

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是解決時(shí)間和位置的問(wèn)題，即在哪里、什么時(shí)候。衛(wèi)星導(dǎo)航是目前人類(lèi)導(dǎo)航發(fā)展史上，實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間信息有機(jī)統(tǒng)一的最佳、最有效、最廉價(jià)的手段。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅是國(guó)家重大空間基礎(chǔ)設(shè)施，還是國(guó)家安全的重要支撐，尤其是國(guó)家網(wǎng)絡(luò)信息安全的重要支撐，是軍隊(duì)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的關(guān)鍵保障，更是戰(zhàn)爭(zhēng)中武器效能的倍增器，是國(guó)家戰(zhàn)略威懾的重要組成部分。

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用開(kāi)發(fā)和推廣，幾乎所有的行業(yè)都會(huì)用到衛(wèi)星導(dǎo)航，因此越來(lái)越成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支撐。對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用，業(yè)內(nèi)是這么說(shuō)的：衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用只受人類(lèi)想象力的限制。

如今，衛(wèi)星導(dǎo)航已成為繼互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后第三大經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，據(jù)相關(guān)權(quán)威單位預(yù)測(cè)，其應(yīng)用生產(chǎn)的增長(zhǎng)率大概超過(guò)25%，預(yù)計(jì)到2020年，全球的產(chǎn)值要超過(guò)4千億美元。

國(guó)際戰(zhàn)略博弈的重點(diǎn)

鑒于衛(wèi)星導(dǎo)航的重要性，它現(xiàn)已成為國(guó)際戰(zhàn)略博弈的重點(diǎn)。世界主要國(guó)家相繼斥巨資建設(shè)和發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)出臺(tái)相應(yīng)的戰(zhàn)略和政策，爭(zhēng)奪核心利益，主要包括資源、市場(chǎng)、人才、資金等。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)為GNSS系統(tǒng)，目前全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括：美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、中國(guó)北斗、歐盟Galileo。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為一種天基無(wú)線電系統(tǒng)，頻率資源是系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的必備基礎(chǔ)。由于頻率資源的稀缺性，在GNSS俱樂(lè)部中，各大國(guó)均將其視為戰(zhàn)略性資源予以激烈爭(zhēng)奪。為此，國(guó)際上明確規(guī)定，所有頻率資源都要向國(guó)際電聯(lián)提出申請(qǐng)，由國(guó)際電聯(lián)根據(jù)無(wú)線電規(guī)則進(jìn)行劃分并組織各國(guó)協(xié)調(diào)。由于美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS兩系統(tǒng)建設(shè)在先，全球最佳、以及大部分的頻率資源均已被美國(guó)和俄羅斯搶先占據(jù)，留給中國(guó)北斗和歐盟Galileo兩系統(tǒng)可用的頻率資源屈指可數(shù)，因此，中國(guó)北斗系統(tǒng)建設(shè)面臨更大的挑戰(zhàn)。

世界上第一個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是美國(guó)的GPS，于1973年起步，1993年底建成，在軌工作衛(wèi)星31顆，系統(tǒng)定位精度：民用10米，軍用3米。早在1991年，美國(guó)GPS開(kāi)放民用，定位精度是100米，但事實(shí)上那時(shí)候已經(jīng)可以達(dá)到20至50米，但當(dāng)時(shí)美國(guó)并不希望全世界其他國(guó)家使用其高精度衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，所以人為地加了干擾碼。后來(lái)，美國(guó)為了盡早搶占市場(chǎng)，于克林頓任總統(tǒng)期內(nèi)取消干擾碼，這在當(dāng)時(shí)一度引起轟動(dòng)。目前美國(guó)GPS全球市場(chǎng)占有率在90%以上。

俄羅斯GLONASS，是世界上第二個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。起步很早，但是由于技術(shù)以及當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)解體帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)上的困難，再加上其組織管理理念還受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期的影響，民用方面并未充分開(kāi)發(fā)。普京擔(dān)任總統(tǒng)以后，恢復(fù)重建GLONASS，并將此作為一個(gè)重大戰(zhàn)略舉措，但是目前這個(gè)系統(tǒng)的定位精度，從測(cè)試的應(yīng)用角度來(lái)看，不如中國(guó)北斗系統(tǒng)。

歐盟Galileo，由歐盟15個(gè)成員國(guó)共同構(gòu)建。當(dāng)時(shí)歐盟打著“為歐洲市場(chǎng)和民用市場(chǎng)提供自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的旗號(hào)，實(shí)質(zhì)上是為了更好的服務(wù)于歐盟國(guó)家的國(guó)防和戰(zhàn)略安全需要，因此剛開(kāi)始?xì)W盟提出來(lái)時(shí)，美國(guó)極力反對(duì)，并且通過(guò)各種途徑做歐盟的工作，阻止歐盟建設(shè)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。后來(lái)在Galileo啟動(dòng)建設(shè)之初，中歐雙方曾開(kāi)展過(guò)中歐Galileo合作，隨著中國(guó)自主建設(shè)的北斗系統(tǒng)發(fā)展，歐洲對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的依賴(lài)變?nèi)酰挥绕涫潜倍废到y(tǒng)自身建設(shè)的能力提升給Galileo帶來(lái)壓力，中歐Galileo合作日漸萎縮。根據(jù)Galileo建設(shè)計(jì)劃，2016至2017年，歐盟預(yù)計(jì)發(fā)射18顆衛(wèi)星，具備初始運(yùn)行能力，這對(duì)于計(jì)劃2020年具備全球服務(wù)能力的北斗系統(tǒng)形成了一定壓力。

日本QZSS主要是區(qū)域系統(tǒng)，于2000年啟動(dòng)建設(shè)，2010年發(fā)射首顆衛(wèi)星，計(jì)劃2020年建成由7顆衛(wèi)星組成的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前在軌工作衛(wèi)星1顆，覆蓋亞洲和大洋洲地區(qū)，可提供5米左右的定位精度，由于日美戰(zhàn)略同盟，因此日本QZSS，同時(shí)也是美國(guó)GPS系統(tǒng)的區(qū)域增強(qiáng)與補(bǔ)充。

北斗導(dǎo)航的優(yōu)越性

前段時(shí)間，網(wǎng)上流傳一則非常火爆的信息：“80后中科院美女學(xué)霸冷漠回應(yīng)：‘想破解中國(guó)北斗導(dǎo)航，建議更簡(jiǎn)單些的方式：那就是造時(shí)空穿越機(jī)穿越到北斗軍碼設(shè)計(jì)時(shí)在旁邊偷聽(tīng)好了。”霸氣回復(fù)，無(wú)疑讓人加大對(duì)北斗導(dǎo)航技術(shù)的探窺之意。

這則新聞的背后是之前網(wǎng)傳清華女生破解北斗的新聞，這位美女科學(xué)家解釋說(shuō)，事實(shí)上2012年，我國(guó)已經(jīng)公布了北斗的ICD文件，告訴了大家北斗的民碼格式。實(shí)際上清華女生只是破譯了北斗的民碼信號(hào)的偽碼序列。北斗建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，民碼的設(shè)計(jì)和GPS、伽利略都一樣，并沒(méi)有特殊設(shè)計(jì)。因此，她想破解這個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)加密的民碼信號(hào)，是沒(méi)有技術(shù)難度的，從科學(xué)研究的角度來(lái)講就是一個(gè)信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)的問(wèn)題。北斗除民碼之外，還有軍碼，這是經(jīng)過(guò)了加密等特殊設(shè)計(jì)，非常穩(wěn)定可靠。

日前，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其在北京出席一會(huì)議時(shí)介紹，目前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有兩種體制，一種是無(wú)源體制，即“收音機(jī)模式”，收到信號(hào)就可以定位；一種是有源體制，類(lèi)似“手機(jī)模式”，需要和衛(wèi)星之間進(jìn)行溝通。北斗既有有源體制，也有無(wú)源體制，即可以實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告，同時(shí)可以進(jìn)行短信通信，這也是北斗系統(tǒng)的最大特點(diǎn)，屬于中國(guó)獨(dú)創(chuàng)技術(shù)。

在此舉例假設(shè)下，如果魯賓遜現(xiàn)在帶著衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備漂流到某孤島，他若用GPS，只能知道自己在什么位置，卻無(wú)法通知?jiǎng)e人前來(lái)救援，但若用北斗導(dǎo)航，既可以知道自己在哪，還可以把位置發(fā)送到方圓幾十公里、幾百公里甚至千里之外尋求救援。

至于北斗導(dǎo)航好不好用，若問(wèn)中國(guó)出海漁民，肯定贊譽(yù)不斷。以往，他們遠(yuǎn)航一走幾個(gè)月，音訊全無(wú)，令家人擔(dān)心不已。如今，帶上北斗導(dǎo)航，可以一邊打魚(yú)，一邊與家人聊天，隨時(shí)保持聯(lián)絡(luò)。在使用中，北斗系統(tǒng)不僅提供了位置、導(dǎo)航和授時(shí)等功能，而且還提供通信功能，以至于有時(shí)候漁民們聊開(kāi)心了，一不小心在公海遭他國(guó)海警或軍艦攔截，對(duì)方上來(lái)第一時(shí)間就是找北斗導(dǎo)航，以免他們的行為隨時(shí)可能被傳到中國(guó)大后方而成為一種不利于他們的證據(jù)。北斗導(dǎo)航已成為漁民出海的保護(hù)神器，不僅導(dǎo)航、通訊，還提供了有力的安全保障和維權(quán)的必要證據(jù)，因此，有漁民甚至把北斗跟媽祖一樣捧上神壇供著。

現(xiàn)在，北斗系統(tǒng)作為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和科技發(fā)展規(guī)劃綱要（2006至2020）》確定重大專(zhuān)項(xiàng)之一，正在按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)。已先期于2012年年底面向亞太地區(qū)正式提供區(qū)域服務(wù)，計(jì)劃2018年進(jìn)一步擴(kuò)展向“一帶一路”沿線國(guó)家提供服務(wù)，2020年建成由30余顆衛(wèi)星構(gòu)成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，面向全球提供服務(wù)。

（本文根據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其的講話整理）