看“北斗”如何张开“天眼”
导读： 从2012年12月27日，中国就开始向亚洲国家提供北斗卫星导航区域服务，主要是定位、导航、授时、短报文通信服务。为什么现美国越来越害怕中国火箭军，因该系统为军方能够提供一根手指的误差都不到的厘米级，后处理毫米级的高精度定位服务。继“两弹一星”之后，近年来，中国的经济建设和国防建设中，一个确立军事大国地位，确立独立自主的，极具标志性里程碑的大杀器横空出世–北斗卫星导航系统建成使用。对于北斗的作用，业内有句名言：“卫星导航定位系统的应用，只受想象力的限制”。
一、北斗系统建设之重要超过载人航天
说到定位导航，人们就会想到美国的GPS，GPS资历老、垄断性强、名气大，简直成了导航定位的代名词。可GPS系统只开放民码，在发生战争的时候，甭说军事上不能依赖其进行导航定位，就是民码也说变就变。
说到底，打高科技战争，就是打卫星导航战争！现代战争，无论武器多么先进，都要依赖卫星导航，没有独立自主的卫星导航系统，高端的武器系统就是瞎子。如，1996年台海危机时，如果美国切断GPS，我们的导弹仅靠惯性制导，打击精度只在几百米级。
在涉及国家安全核心部位，核心数据、核心技术，绝不会天上掉馅饼，绝没有人会给你，尤其卫星定位导航系统，不管是军用、民用，不管是发展经济、还是维护国家安全，导航系统未来都具有越来越大的作用。由于卫星导航系统在未来国家安全中将扮演越来越重要的角色，可以说，北斗系统建设的重要性，都远远超过载人航天，它是中国国防建设第一需要！
法国总统希拉克曾感慨地说：“没有自己的卫星定位系统，欧洲将不可避免地成美国的附庸。”欧洲都不能幸免，其他国家就将是玩偶。建立卫星导航系统，不仅仅在军事用途，更是维护国家独立自主的重要保障。为此，中国必须建设北斗卫星导航定位系统！
二、北斗卫星导航系统建设惊心动魄
北斗系统建设极其重要，按“三步走”的发展战略推进，第一步：2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步：建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。第三步：2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。
按“三步走”的具体建设过程，那是只争朝夕，那是攻关夺隘，那是惊心动魄！
1、抢频率资源“破釜沉舟”提前发射。在GNSS俱乐部，国际公共的频率资源非想买就买，要向国际电联提出申请，由国际电联划分，每个系统都有像高速公路的车道。到建立北斗和伽利略系统时，进入频率争夺战。伽利略系统提前申请了这个频率资源，但欧洲出现经济危机，伽利略系统资金断了，根据国际电联“先到先得”的规定，哪国先把卫星发射上去，向下发射了频率信号，这个频率资源就归你了。中国发射卫星占领了这个轨位，但没发射频率信号。
2007年4月17号，这是北斗申报频率资源大限，为争夺这个频率，北斗试验星必须提前发射，提前发射在航天史上罕见。经各部门配合，4月14号凌晨，火箭点火，4点07分现场发现新问题，火箭有个连接器没按规定脱落，三分钟内不解决这个问题，对火箭、卫星甚至发射场都是灭顶之灾。当时发射指挥员一分钟内下7道指令，4点11分，火箭带北斗试验星成功升空。4月15号实现变轨，4月16号卫星发送信号，在距北斗申请频率资源失效前24个小时，正式启用北斗申报的频率资源，拉开北斗全球系统建设的帷幕。
2、为抢固定位置雷雨天“一鸣惊人”。卫星发射时，火箭箭体装满燃料，一点火花就能引起爆炸。1987年美国大力神火箭升空一分钟遭雷击爆炸，但2011年7月北斗第9颗卫星等待发射时，就在电闪雷鸣的天气。因北斗系统是组网星座，每颗卫星都有既定位置。而这一天就是不可多得的发射窗口，如错过这天，有可能推迟四个月，甚至推迟一年。北斗系统建设正如火如荼，如果推迟发射，进程必然延误，带来的经济损失不可估量。当时指挥系统决定在两次雷电的间隙发射，北斗第9颗卫星升空了。年底，北斗开始试运行。
三、北斗卫星已跻身四大卫星导航系统
卫星导航系统简称GNSS系统，在GNSS俱乐部共有4位VIP会员：美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧盟伽利略系统、我国自主建设的北斗卫星导航定位系统。北斗是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后，第三个成熟的卫星导航系统。
1、“三步走”战略步步走的扎实。
北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，可全球范围、全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
按“三步走”战略，2012年10月25日，我国成功将第16颗北斗导航卫星发射升空，送入地球静止轨道（高度约36000km）。至此，中国北斗导航完成了对亚太地区布网，可覆盖西至阿富汗，北至西伯利亚，南至澳大利亚，东至关岛的所有区域。第三步是2020年左右北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力，2017我国已全面启动北斗系统第三步建设，即北斗三号系统，现北斗系统已经发射了22颗卫星，已经能够为中国以及我们周边地区提供非常稳定的导航定位服务。
2、2017中国全球组网卫星。
今年下半年发射6-8颗全球组网卫星。这意味着，从今年下半年开始，中国北斗卫星将正式开始全球组网，拉开北斗系统面向全球服务的帷幕。接下来，还将上演2018年前后18颗北斗卫星的发射大戏。冉承其说，这将率先为“一带一路”沿线国家提供基本服务，直到2020年我国建成世界一流的全球卫星导航系统，最终形成全球服务能力。
我国自主建设的“北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星，足足要比GPS多出11颗。现在正处在建设和应用推广的阶段，由五颗静止轨道卫星，和30颗非静止轨道卫星组成，北斗卫星导航系统预计将在2020年左右提供一个全球性的服务。
3、“北斗”系统的先进性体现。
“北斗”已一举攻克系统“高精度指标”“抗干扰能力”两大关键技术难题，“北斗”系统的独领风骚。
导航通信一体化。北斗系统不仅可以全天候提供快速定位、导航和授时的功能，该系统独有的优势，不但知道自己所在位置，也可以知道别人的位置，并让别人知道你的位置，还能提供通信功能（通信盲区极少）。美国GPS之父帕金森教授盛赞北斗导航通信一体化有句名言：“既能够知道你在哪里，也能够知道我在哪里，这是多么美妙的体验。”如果一个人漂流到孤岛，他选择GPS只知道自己在什么位置，无法通知别人来救援。北斗系统却知道自己在哪，还能把所在位置发送方圆几十、几百公里甚至千里之外的人来救援。北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题，这就是北斗的特色服务，靠北斗一个终端就可走遍天下。
高精度定位服务。中国的“北斗”系统比俄罗斯“格洛纳斯”和欧洲“伽利略”都要精准。“北斗”卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位，测速和授时服务。授权服务则是军事用途的马甲，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。2017年“北斗”系统民用定位精度，已具备在全国范围内，提供实时米级、分米级定位基本服务。
四、清华女生破解北斗送给美国”了什么
2011年左右传得沸沸扬扬的一条新闻，媒体耸人听闻使用的标题是“清华女生破解北斗送给美国”，或“北斗上百亿的投资打水漂”等等，中国的“北斗”真的那么不堪一击？
1、清华女生破解了“北斗”什么？
北斗系统经多方面证明，精度和可靠性完全不输GPS导航系统。所谓的“清华女生破解北斗送给美国”，事实是这个清华女生所“破解”的，仅仅是“北斗”民码信号的一个伪码序列。北斗系统在建设过程中，为兼容和互操作，民码设计和GPS、伽利略一脉相承，并无特殊设计。那是希望全世界的人民都能用北斗免费提供的民码服务，让北斗不仅是中国的北斗，也是世界的北斗。
所以，破解这个没有经过加密，也没经过特殊设计的伪码序列，并没有技术难度，它就是一个简单的信号检测与估计的问题。而且，我们国家在2012年年底，已经公布了北斗的ICD，将北斗民码的伪码已广而告之，希望全球的接收机厂商都能用这个ICD文件来生产相应的北斗接收机。
而破解军码的难度那是尖端之上的尖端，北斗特殊设计的加密军码，怎么会被轻易破解！就在清华女生的“破解”耸人听闻之时，美国海军专家评论称，解放军的北斗卫星系统看起来非常诡异，美国目前很难摸清楚它的规律！
2、广泛运用民码才有商业效应。
从2012年12月27日，中国就开始向亚洲国家提供北斗卫星导航区域服务，主要是定位、导航、授时、短报文通信服务。俄媒称，中国北斗卫星导航系统今后应当成为美国GPS和俄罗斯格洛纳斯定位系统的竞争对手。中国政府对北斗卫星导航系统的投资高达250亿美元，中国希望通过北斗卫星导航授权服务的部分，在向授权用户提供更安全与更高精度定位的服务，每年赚取4000亿人民币(约合630亿美元)的收入。为此，北斗民码的伪码被知道的越广泛，市场效应就越明显。
五、北斗导航具有的军民两用功能
1、北斗导航确立了中国军事大国地位。
高科技战争就是打卫星导航战争，没有高标准独立自主的卫星导航系统，绝不可能打赢战争。为什么现美国越来越害怕中国火箭军，因该系统为军方能够提供一根手指的误差都不到的厘米级，后处理毫米级的高精度定位服务。有了导航卫星，我们的导弹不仅打的远，还打的准，这就是中国的王牌。
“北斗”系统不仅有“高精度指标”，还有极强的“抗干扰能力”。在这个系统完全建成后，将意味着中国开始拥有不受美国方面任何干扰、向世界任何地点发动任何攻击或者投送部队的能力。美国将会丧失利用GPS系统影响中国的能力。西方评论员认为，中国正在逐步接近成为世界头号经济和军事大国。
“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。不仅独立自主的保证能全天候导航，还保证打的准。现在的“北斗”卫星导航定位系统，能为军方提供一根手指宽的误差都不到的厘米级服务。
2、北斗导航有六大民用功能。
建立北斗导航系统，不仅可以为国民各个经济部门提供技术支持，提高各经济部门的工作效率，有利民生保障，还会催生一个围绕北斗导航系统的庞大工业产业
其一、个人位置服务。进入不熟悉地方，用装北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置能找到要走的路线。取下手机卡，手机依然能定位。因手机定位采用卫星导航系统，与手机移动系统无关。
其二、气象应用。可促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，可提高空间天气预警业务水平。
其三、道路交通管理。通过车装卫星导航接收机和数据发射机，车辆位置信息能几秒钟自动转发到中心站，将有利于提升道路交通管理水平。铁路智能交通化，将促进传统运输方式的升级与转型。
其四、海运和水运。能全天候为航行船舶提供导航定位和安全保障。特有的短报文通信功能将支持各种新型服务的开发。
其五、航空运输。实时确定飞机瞬时位置，有效减小飞机间的安全距离，实现自动盲降。
其六、应急救援。广泛用于沙漠、山区、海洋的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时，及时了解灾情并迅速到达救援地点。具备短报文通信功能，可及时报告所处位置和受灾情况。
欧盟估算，卫星导航服务中断两天，欧洲有超10亿欧元损失。
当然，并非说北斗系统完美无缺，现在最大的问题是市场开发，因GPS系统应用推广非常成熟，最便宜的GPS芯片大约两美元左右，而北斗系统的芯片由于量产等原因，价格可能高出十几倍，尽管北斗系统非常好用，用户也达千万之多，但GPS用户还是多一点。“用不起”一时制约着北斗发展，但解决价格问题并不难，如何解决很多国家“不敢用”、不想用，才是制约北斗发展的重要原因。
（本文部分资料摘自导航系统科学家徐颖的题为《来自星星的灯塔》演讲，特此注明，特此鸣谢，特别向徐颖为代表的“北斗”建设者致敬！）
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