中國北斗前世今生：大國重器，惟有自力更生
【環球時報赴西昌特派記者 劉揚 本報特約記者 楊欣 王新國】沙場，三軍列陣。剛下演兵場的戰旗、戰士、戰鷹、戰車，接受最高統帥檢閲，米秒不差。
南海，驚濤駭浪。世代漂泊在這裏求媽祖、討生活的漁民，如今無論到哪塊海域、哪個島礁，都在祖國俯瞰之中。
汶川，山崩地裂。震中映秀20多小時音訊全無，突破死亡線趕到的部隊，第一時間發出100餘字短報文，字字千金。
街頭，車水馬龍。行色匆匆的人們，隨時能精準找到最近位置的旅館、小吃店、共享單車，“出門一時難”成為過去。
這些，都因緣遨翔星空的中國“北斗”。11月5日19時45分，中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭以“一箭雙星”方式成功發射北斗三號第一、二顆衞星。此次北斗發射牽動着外界的熱切關注，因為這次發射標誌着中國的北斗正式全面開啓全球組網的大幕。在中國北斗開始走向世界之時，身在堪稱北斗福地——西昌衞星發射中心的《環球時報》記者試圖在這裏探尋北斗這張中國新“名片”的前世今生。
中國選擇：大國重器，惟有自力更生
“復移小凳扶窗立，教識中天北斗星。”自古以來，北斗就是中華民族的指路明燈。將我國自主建造的衞星導航系統命名為“北斗”，飽含着近代以來中國曆經劫難的清醒、走向復興的企盼：中國命運必須自己掌控，中國重器必須自己打造，中國建設必須自力更生、艱苦創業!
1990年海灣戰爭中，裝載GPS的精確打擊武器首次大規模使用，作戰效能令全球震驚。衞星導航系統對於一個國家，究竟意味着什麼？這個問題引發全世界的再思考、再認識。
如果説導彈是槍，原子彈是子彈，那衞星導航就是精確瞄準具。早在上世紀70年代，從事“兩彈一星”的先驅們，就啓動過“燈塔一號”工程進行探索。終因經濟和技術方面難以支撐，不得不被迫下馬。
1994年，在國家經濟實力、技術基礎仍然非常薄弱的情況下，中國毅然決策啓動北斗一號工程，進行試驗探索。當時，美國GPS、俄羅斯格洛納斯各發射了20多顆衞星，已完成了全球組網。而我國正面對1989年以來西方國家對我實施的最嚴密技術封鎖。放眼星空，最適合衞星導航的黃金頻段美俄已全部佔用。我國與同時希望建設自己衞星導航系統的歐盟，推動國際電聯從航空導航頻段中，最大限度地擠出一小段頻率，提供衞星導航共同使用。這一小段頻率，只有黃金頻段的四分之一，這是建設一個全球導航系統最基本的頻率需求，且各國均可平等申請。2000年4月17日，北斗和伽利略系統同時成功申報。按照國際電聯規則，必須在7年有效期內成功發射導航衞星。
擺在我們面前的只有兩條路，一是尋求合作，共用資源;二是獨立發展，搶佔主動。中國一方面立足獨立自主建設，另一方面積極尋求國際合作。但對中國這樣的大國，在關係國家重大競爭力的合作中，自身沒有過硬實力和核心技術，往往難有對等交流，處處面臨不平等壁壘。我們與歐盟的多輪頻譜合作談判，進展緩慢。
2005年，歐盟發射了首顆伽利略導航衞星。此時,距離我們申請使用的頻段有效期只剩不到3年時間，如果不能在此期限內成功發射一顆導航衞星，這片“太空領土”就只能花落人家。而我們的首顆北斗導航衞星，還在研製之中。在全社會相關行業、領域、單位、人員的通力協作下，中國硬是將原定2007年底發射的首顆衞星，調整到2007年2月底，提前完成全部研製工作。2007年4月初，首顆北斗導航衞星終於如期立在發射塔架上。各項測試進展非常順利，但在發射前的最後檢測中，衞星上應答機卻出現了小異常。儘管這不是個大問題，發生故障的概率也不高，卻有可能影響信號的正常傳回。
即便只有萬分之一的故障，也必須徹底歸零。北斗工程技術人員重新打開已矗立在塔架上的星箭組合體，拆出應答機。3天72小時的不眠不休，應答機隱患成功排除。2007年4月14日4時11分，這顆肩負着重要使命的衞星，從西昌衞星發射中心發射升空，成功進入預定軌道;2天后的16日20時許，北京終於清晰接收到來自這顆衞星的信號。這一刻，距離國際電聯規定的頻率申請失效最後期限不到4個小時。中國北斗一飛沖天、成功分娩，趕上了建設全球衞星導航系統的最後一班車!
中國路徑：後發趕超，道路別具特色
建設中國北斗,在中國這個發展中國家，且受到技術嚴密封鎖情況下，不可能循着別人的路走，必須砥礪前行、換道超車。
按照空間定位原理，對地球上一個目標點進行定位，至少需要3顆衞星;考慮到時間誤差，精確定位至少需要4顆衞星。這就是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網方案。如果按這條路徑探索試驗，既缺技術儲備，又缺工程經驗，更缺經費支撐，以當時的綜合國力，可望而不可及。
“兩彈元勳” “863計劃”倡導者之一陳芳允院士創造性提出“雙星定位”建設方案，即把地心視為一顆虛擬衞星、再發射兩顆地球同步衞星構成星座，經地面控制中心計算處理，實現對區域內地面目標的快速定位。這一方案用當時中國最成熟的航天技術，以最小的星座、最少的投入、最短的週期，實現了衞星導航系統建設的自主可控，為後續發展堅定了必勝信心，奠定了堅實技術基礎，積累了豐富工程經驗。
建成覆蓋全球的導航定位系統，至少需要24顆衞星，美俄用了20多年時間。但維護我國國家主權、安全、發展利益刻不容緩，經濟社會發展現實迫切，中國拖不起、等不得，必須在最短時間內讓北斗發揮出最大效益。
“兩彈元勳”東方紅一號衞星的總設計師、北斗工程首任總設計師孫家棟院士帶領工程技術人員創造性提出“分步走”戰略，先試驗後建設，先國內後周邊，先區域後全球。
地球自轉“日行八萬裏”，導航衞星繞飛不間斷，要為地面一個特定區域提供連續穩定的導航服務，按照GPS和格洛納斯採取的單一軌道星座構型，在全球組網完成之前無法實現。要讓不可能成為可能，必須構建一個全新的星座結構。
北斗人再次腦洞大開，開創性地設計了混合星座構型。2012年底，建成了由地球同步軌道衞星、傾斜同步軌道衞星和中圓軌道衞星共14顆星構成的北斗二號衞星導航系統，實現了全天時全天候為亞太大部分地區提供定位導航授時服務，為有效應對我國周邊安全威脅和維護國家核心利益，及時增加了厚重砝碼。
在前期發射5顆試驗衞星在軌成功驗證全球系統建設核心技術基礎上，2017年11月5日，首批北斗三號全球組網一箭雙星順利升空;到2020年左右，全部30多顆北斗三號衞星將星耀全球。
時間精度是衞星導航的命門，天地間時間越同步、誤差越小，定位精度越高。導航系統普遍運用原子鐘維持時間精度。過去，只有少數國家能夠製造衞星導航系統使用的高精度原子鐘，但對我實行嚴格限制。在北斗二號建設時，星載高精度原子鐘成為繞不開的“攔路虎”。
核心技術終究得靠自己，北斗技術人員再次用行動宣示，外部封鎖越嚴，自我創新越快。不到兩年時間，就自主開發研製出天穩定度達到10-14量級的原子鐘，授時精度50納秒，300萬年只有1秒誤差，徹底打破他國壟斷。
定位精度是導航系統的生命。依靠衞星，目前定位精度大都在10米量級。要進一步提高精度，單純在天上下功夫，短期內難有大的突破。北斗人收回仰望星空的慧眼，回望腳下，卻發現地上大有可為。環顧遼闊大地，國家的氣象、交通、地震、國土資源等行業已建有大量GPS基準站，通過技術升級改造，即可搖身變為北斗基站;在此基礎上，再新建和調整優化佈局，即可建成國土範圍內無縫隙覆蓋的北斗地基增強網。2017年，1400多個北斗基站遍佈全國，上萬台套設備組成星地“一張網”，國內定位精度全部達到亞米級，部分地區達到分米級，最高精度甚至可以到釐米或毫米級。這種全國“一張網”模式，讓中國精度走到了世界前列。
中國北斗系統中的衞星還擁有自己的“獨門絕技”，“客串”通信衞星，通過位置報告和短報文，具備告知別人我“在哪兒”“幹什麼”的獨特功能。可別小瞧這個本事，汶川地震救援表明，在地面通信信號盲區或其他通信手段失效後，它就成了緊急時刻拯救生命的最後“保險索”。
按照傳統衞星管理手段，控制使用好繞飛地球的衞星，需要有遍佈全球的地面站。在難以全球布站的情況下，必須建立衞星之間的星間鏈路，實現衞星管衞星，這是世界導航領域的前沿技術，也是北斗三號工程建設必須解決的難題。
2015年8月，兩顆全球系統試驗衞星首次建立起星間鏈路，標誌着我國掌握了這一國際領先的核心技術;經過持續實踐優化，已具備全面建設推廣的能力。三年前，北斗與GPS在達成頻率兼容共識基礎上，正式建立合作機制，共同推動民用衞星導航技術發展。兩年前，北斗與伽利略完成衞星導航頻率協調工作。近日，北斗與格洛納斯成功進行兩大系統的兼容試驗，聯手打造兼容使用、精度更高衞星集羣的前景可期。
北斗二號建成後，在向國內提供系統服務的同時，即公開向南北緯55度、東經55度到180度的亞太地區提供定位精度優於10米、測速精度優於0.2米/秒、授時精度優於50納秒的免費服務。
在我國周邊和“一帶一路”沿線，巴基斯坦的交通運輸、港口管理，緬甸的土地規劃、河運監管，老撾的精細農業、病蟲災害監管，文萊的都市現代化建設、智慧旅遊，印尼的海上集成應用，北斗正提供心貼心定製服務;分別與馬來西亞、新加坡、柬埔寨等開展交流合作，與沙特、阿聯酋、埃及、摩洛哥、突尼斯、阿爾及利亞等國家制定推進措施，在泰國建成了小型北斗地基增強系統示範網，等等。中國胸懷和中國貢獻伴隨“太空絲路”不斷延展。
中國思維：利國惠民，發展永無止境
北斗的建成，舉全國之力;北斗的發展，集民眾之智;北斗的應用，惠民生所需。
導彈呼嘯、戰機轟鳴、軍艦破浪、將士列陣，北斗如影隨形，戰場的主動權、戰鬥力的增長牢牢掌控在自己手中。
5萬餘艘漁船、400多萬輛營運車輛安裝了北斗終端，民航也將依託北斗建設航空器全球追蹤系統，交通更加可控安全。
地質災害多發的雲貴川陝等地，大橋、隧道、邊坡以及城市的燈塔、高樓、老舊房屋，北斗能夠即時監測、預判危險、及時報警，人民生命財產安全更有保障。
耕地遼闊的新疆、黑龍江等地，農業機械安裝北斗終端，拖拉機自動沿線耕作，無人機自動定量噴灑農藥，土地使用率提高5%，復播準確率提高到100%，農藥節省40%，勞動生產效益大幅提升。
2015年“4.25”尼泊爾地震，北斗穿越可可西里、翻越唐古拉山，指引救援隊伍千里馳援。今年8月8日四川九寨溝地震，北斗短報文第一時間將災區情況送達應急指揮中心，北斗無人機第一時間傳回災區現場航拍畫面、實施消毒防疫，北斗智慧景區平台第一時間幫助指揮中心調度管理搜救小隊、搜救車輛。8月下旬，超級颱風“天鴿”突襲廣東， 347艘漁船在北斗引導下安全回港……“北斗呼叫，天降神兵!”面對一起起突發重大災害，北斗開啓一扇扇“生命之門”。
民以食為天，百姓餐桌安全第一。利用北斗定位和網絡技術，市場上銷售的“北斗菜”，掃一掃二維碼，都能追蹤它長在誰家地、用的誰家種、施過什麼肥。如今，越來越多的菜農加入“北斗菜”網絡平台，為自己的綠色蔬菜“正名”。一些地方的水果種植、畜牧養殖，以至中藥生產，都開始利用北斗終端進行溯源管理、全過程監控，百姓關注的食品藥品安全問題有望從技術上得以解決。
居易行難，過去人在旅途，常常身在囧途。如今，加入或使用了北斗的電子地圖、約車軟件，共享單車、位置分享，你能更任性地説走就走、想到能到、相聚不難。便利帶來的煩惱，如共享單車亂停亂放、蓄意破壞，汽車駕駛橫衝直撞、“路怒”鬥氣，長途運營疲勞駕駛、超速越線違章行車，運用北斗，都將可識別、可定位、可監管、可處罰。大型客車、學生校車、危險品運輸車等強制安裝北斗終端，超時超速和不按規定路線行駛得到及時警示提醒，交通違章率和事故傷亡率各下降50%;設置北斗電子圍欄，共享單車的無序停放有望得到有效治理。
老人和孩子的安全與健康，維繫着億萬家庭的幸福。北斗枴杖，在老人意外摔倒等危險發生時，能第一時間發出報警信號，通知家屬和醫院及時救護;北斗手機，遇到緊急情況只需按下求救按鈕，就會立刻向相關人員、機構發送精準信息;戴着北斗手錶的兒童，一旦離開安全區域，父母就會收到報警信號。隨着北斗技術應用的日臻完善，“老吾老以及人之老、幼吾幼以及人之幼”的理想社會，將生動展現在人們面前。
天上翱翔“北斗”星，飛入尋常百姓家。打破壟斷、更接地氣的中國北斗，將很快成為人們更貼心更便利更可靠的忠實伴侶和“守護神”。
先進技術一旦被民眾瞭解掌握，就會迸發出無窮力量。在國家創新驅動戰略的引領下，北斗系統作為一項國家高科技工程，一個開放型創新平台，日益激發出全民創業創新的巨大激情和無限潛能，特別是人們將北斗的高精度定位、高精度授時、短報文發送功能，與正在普及運用的互聯網、大數據、雲計算、人工智能、先進智造等前沿科技碰撞融合，不斷地“裂變”“聚變”，產生巨大的科技發展和經濟社會效益。
有識之士和有慧眼的商家，紛紛投身北斗產業，加入北斗“朋友圈”，一條完整的產業鏈初具規模。在上游，自主研發的芯片、板卡、天線等核心產品配套齊全、達到世界先進水平，高精度板卡和天線銷量分別佔國內市場份額30%和90%。在中游，手持、車載、船載、機載、可穿戴等各型北斗終端、北斗產品層出不窮、琳琅滿目。在下游，基於北斗的數據採集分析、監測監控、指揮調度等運營服務業迅速興起，在國土測繪、海洋應用、氣象水文、森林防火和智慧城市、駕培駕考、文物防護、動物保護等行業異軍突起。短短幾年，全國從事北斗開發應用的企業已達1.4萬家，從業人員近45萬，總體產值2118億元;在70多個國家和地區，吸引了大量忠實的“北斗粉”。
北斗系統的全域覆蓋、全時聯通，將推動萬物互聯時代的加速到來，一種全新的“北斗+”生產生活方式已初見端倪。“北斗+物流”，包裝可以根據商品體積重量自動選擇包裝箱，發貨可以根據地址自動分揀配送，買家可以隨時知道所購物品的行蹤軌跡。“北斗+支付”，能夠對1秒鐘內成百上千的股票、車票購買申請進行精確排隊，按序辦理;通過精確掌握車輛位置變化和時間長短，從雲端快速準確完成高速公路行駛繳費、公共場所停車收費、車輛自動充電計價等。“北斗+工作”，警察坐在指揮中心，就能通過北斗移動警務系統實現對巡邏警車和警力的精準調度，做到快速出警、就近派警;農民在家裏幹着家務逗着娃，就能通過北斗無人機在田裏播着種灑着藥;牧民坐在家中喝着奶茶聊着天，就能通過北斗項圈放牧幾公里外的羊羣牛羣……
今天，你“北斗”了嗎？!▲