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作者 | 韓永昌? ? 編輯 | 伍文靚
“‘GPS信號弱’，可使用中國北斗。”? ?
網(wǎng)上一直有個(gè)段子，如果美國關(guān)閉GPS，世界會(huì)怎樣？1993年7月23日，波斯灣晴空萬里。我國銀河號貨輪正在執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)，其導(dǎo)航系統(tǒng)正是美國的GPS。美國以船上有違禁品為由，要求銀河號停航并接受美國登船檢查貨物。而后，美國單方面關(guān)閉了銀河號的GPS。銀河號在公海上迷航，頂著五十度的高溫漂泊了數(shù)十天。最終美國先后兩次登船檢查，在確認(rèn)銀河號上并沒有違禁品后，飄然離去并拒絕道歉。銀河號事件讓我國明白了，沒有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，就沒有軍事能力的獨(dú)立，被打碎了牙，只能咽肚里。1994年，國家批準(zhǔn)北斗一號工程即刻立項(xiàng)；2000年，北斗一號首顆衛(wèi)星從大涼山?jīng)_向太空；2020年，北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌成功發(fā)射，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)正式組網(wǎng)完成。
北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌成功發(fā)射（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）
而今，高德地圖宣布，調(diào)用北斗衛(wèi)星日定位量已超2100億次，定位時(shí)北斗的調(diào)用率已超越GPS等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)在平均單次定位調(diào)用衛(wèi)星數(shù)量、民用定位精度等多個(gè)維度超越GPS，正式實(shí)現(xiàn)了對于國內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用定位的全面主導(dǎo)。銀河號事件將不再發(fā)生。
北斗從立項(xiàng)到組網(wǎng)完成，用了整整26年，再到超越GPS實(shí)現(xiàn)北斗主導(dǎo)，用了28年。28年間，科研人員篳路藍(lán)縷，跋涉山林，個(gè)中艱辛，難以言盡。
01科技攻堅(jiān)，九九八十一難
1994年的中國并不富裕。當(dāng)時(shí)，美國的GPS已經(jīng)建設(shè)成功，投入超200億美元。而中國整個(gè)“863”計(jì)劃（包括北斗在內(nèi)的七大領(lǐng)域）的預(yù)算只有100億人民幣。其中一個(gè)細(xì)節(jié)更真實(shí)，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師譚述森只能與4個(gè)人共用一個(gè)辦公室，這個(gè)辦公室不足20平方米。
北斗一號工程立項(xiàng)（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）沒錢的問題還能解決，更要命的是沒技術(shù)。1996年，包括美英在內(nèi)的33個(gè)西方國家簽署了《瓦森納協(xié)議》，針對以中國為首的發(fā)展中國家實(shí)施商品和技術(shù)的控制清單。在這種財(cái)力匱乏，技術(shù)封鎖的情況下，中國拿出了經(jīng)典的三步走戰(zhàn)略：第一步建設(shè)北斗一號覆蓋國內(nèi)區(qū)域，第二步建設(shè)北斗二號覆蓋亞太區(qū)域，第三步建設(shè)北斗三號覆蓋全球。
北斗系統(tǒng)三步走戰(zhàn)略（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）
2000年，中國硬生生憑著自主研發(fā)成功發(fā)射了兩顆衛(wèi)星上天，組建起了北斗一號系統(tǒng)。中國成為了除美俄外，世界上第三個(gè)獨(dú)立擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。北斗一號是開天辟地，北斗二號則是爭分奪秒。
2004年，北斗二號衛(wèi)星工程立項(xiàng)，此時(shí)面臨著一個(gè)致命的問題——沒有頻率。在太空中，美俄的衛(wèi)星已經(jīng)占據(jù)了最好的頻率和軌道，北斗想要取得合法的軌位，必須向國際電信聯(lián)盟進(jìn)行申報(bào)。這個(gè)問題并不只困擾著中國。歐盟也正在如火如荼的打造自己的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)，同樣需要申報(bào)。
兩大經(jīng)濟(jì)體不謀而合，先后向國際電信聯(lián)盟提出了頻率申請。國際電信聯(lián)盟給出的回復(fù)是，頻率還可開放一段，雙方先到先得，最晚需在2007年4月17日之前發(fā)射衛(wèi)星，否則自動(dòng)失效。彼時(shí)中國有錢沒技術(shù)，而歐盟則有技術(shù)，沒錢。中國想以花錢買技術(shù)的方式與歐盟聯(lián)手，雙方有曾過一次短暫的聯(lián)姻，但因政治風(fēng)向等原因而破裂，中國不僅沒得到技術(shù)，還浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間。這時(shí)，距離頻率失效僅剩2年，制約北斗二號的關(guān)鍵技術(shù)——原子鐘——我們?nèi)圆荒茏约褐圃臁Ｔ隅娛切l(wèi)星用于授時(shí)和定位的核心器件，相當(dāng)于衛(wèi)星的心臟。
中國想要保住來之不易的頻率，就必須在兩年內(nèi)自研出國產(chǎn)原子鐘。隨后，中科院、航天科技、航天科工，三支隊(duì)伍在材料、工程等五十多個(gè)領(lǐng)域同時(shí)攻關(guān)，焚膏繼晷，終于在頻率失效前將國產(chǎn)原子鐘造了出來。
國產(chǎn)原子鐘（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）
2007年4月14日4時(shí)，搭載著國產(chǎn)原子鐘的北斗二號首顆衛(wèi)星發(fā)射成功。17日20時(shí)，地面接收機(jī)收到太空傳過來的衛(wèi)星信號，中國成功保住了頻率。這一刻，距國際電信聯(lián)盟規(guī)定的截止時(shí)間只有不到四小時(shí)。北斗二號首星的成功發(fā)射，讓中國成功突破了技術(shù)封鎖，后續(xù)的衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)也開始順利起來。2012年，北斗二號14顆衛(wèi)星完成發(fā)射組網(wǎng)。而北斗三號計(jì)劃，則是在2009年啟動(dòng)，2020年時(shí)，完成35顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)。至此，三步走戰(zhàn)略全部完成。
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)成為了繼美俄后第三個(gè)成熟的全球衛(wèi)星系統(tǒng)。
02、趕超GPS，北斗屢建奇功
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在建設(shè)過程中，便已應(yīng)用于我國的災(zāi)害救援工作。2008年，汶川地震，舉世震驚。通往震中重災(zāi)區(qū)的通信完全中斷，震區(qū)內(nèi)外失去聯(lián)系。隨后，一支攜帶北斗終端機(jī)的部隊(duì)，沿著317國道一路急進(jìn)，進(jìn)入汶川重災(zāi)區(qū)，沿途部隊(duì)將偵測到的災(zāi)情以北斗獨(dú)有的短報(bào)文通信技術(shù)發(fā)給救災(zāi)指揮部，打通了震區(qū)內(nèi)外的聯(lián)絡(luò)通道。最終在救災(zāi)部隊(duì)援軍的接應(yīng)下，救下了500多名受難群眾。彼時(shí)憑借的正是北斗一號系統(tǒng)。
短報(bào)文技術(shù)（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）
在后來的四川雅安地震時(shí)，北斗二號已組網(wǎng)完成，北斗終端同樣第一時(shí)間配發(fā)給救援部隊(duì)，進(jìn)入災(zāi)區(qū)。北斗在此次抗震救災(zāi)中精度更高，覆蓋范圍更廣，累計(jì)完成通信和定位服務(wù)數(shù)十萬次，是汶川地震中的3倍。北斗之所以在抗震救災(zāi)中發(fā)揮出如此大的作用，主要得益于短報(bào)文技術(shù)。
短報(bào)文技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)用戶與北斗衛(wèi)星之間雙向通信，這是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)特有的通信技術(shù)，美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐洲伽利略等衛(wèi)星導(dǎo)航并不具備這一功能。通俗點(diǎn)說，短報(bào)文技術(shù)類似于手機(jī)短信。
最初的北斗一號及北斗二號只支持傳輸120個(gè)漢字。但這帶有定位與導(dǎo)航信息的120個(gè)字，在汶川及雅安地震中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。北斗三號建成后，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)支持傳輸1000個(gè)漢字，還可傳輸語音和圖片。北斗系統(tǒng)在應(yīng)急救災(zāi)、科考、遠(yuǎn)洋航運(yùn)等通信網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的場景中具有極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。以遠(yuǎn)洋航運(yùn)為例。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國至少有7萬多艘漁船和執(zhí)法船，正在使用北斗終端，北斗的搜救功能和通訊功能，已經(jīng)累計(jì)救援了1萬多人。中國漁民將北斗稱為“海上媽祖”。
漁船使用北斗終端（圖源：《北斗》紀(jì)錄片截圖）
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供米級、分米級的精度，通過地面基站校準(zhǔn)，甚至能夠達(dá)到厘米級的精度定位。在亞太地區(qū)，北斗系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量與衛(wèi)星調(diào)用數(shù)量都有著明顯的優(yōu)勢。北斗的成功也對GPS相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了沖擊，據(jù)央視報(bào)道，我國進(jìn)口的GPS定位芯片，價(jià)格最高之時(shí)可達(dá)1000元/片，而北斗建成后，該價(jià)格降為6元/片。
隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸深入，相關(guān)場景的配套設(shè)備如果不能支持北斗，就會(huì)失去大量的市場，這也倒逼著其他國家在相關(guān)硬件、軟件上應(yīng)用北斗，進(jìn)一步催生了一個(gè)萬億市場。
03民用爆發(fā)，市場為王
如果說北斗在軍事、抗災(zāi)救援等領(lǐng)域的應(yīng)用是國家的意志。那北斗在民用領(lǐng)域的推廣，則讓其成為市場的選擇。在市場應(yīng)用初期, 北斗官方只做了一個(gè)底層操作系統(tǒng)。隨著北斗的應(yīng)用逐漸深入日常生活的方方面面，各行業(yè)在北斗的底層操作系統(tǒng)上不斷加以開發(fā)，讓北斗的商業(yè)生態(tài)逐漸繁盛。
北斗商業(yè)化應(yīng)用始見于手機(jī)市場。2013年，IT雜志LaptopMagazine將三星GALAXY Note 3評為"年度綜合實(shí)力最強(qiáng)的智能手機(jī)"。一個(gè)月后，三星宣布該手機(jī)國行版的兩個(gè)型號成為全球首批支持北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的智能手機(jī)。彼時(shí)北斗二號衛(wèi)星剛組網(wǎng)完成兩年，其商業(yè)化價(jià)值已然顯現(xiàn)。自2012年開始，國內(nèi)主流手機(jī)廠商發(fā)布的智能機(jī)大多支持北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。
2020年，北斗三號宣布組網(wǎng)完成的兩個(gè)月后，一直因不支持北斗而飽受詬病的蘋果也頂不住市場壓力，宣布iPhone12將支持北斗定位芯片。中國憑借著全球最大手機(jī)市場的優(yōu)勢，讓北斗在手機(jī)終端的滲透率飛速提升。截至2022年上半年，中國境內(nèi)申請入網(wǎng)的智能手機(jī)中，有128款支持北斗定位，其出貨量占上半年總出貨量的98%以上。
在手機(jī)端的應(yīng)用達(dá)到峰值之后，北斗正被市場簇?fù)碇?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%B1%BD%E8%BD%A6/">智能汽車終端滲透。高德地圖是北斗系統(tǒng)這一高精尖科技最為典型的應(yīng)用之一。
2020年，北斗三號組網(wǎng)成功后，高德地圖發(fā)布的車道級導(dǎo)航服務(wù)，應(yīng)用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)亞米級的高精度定位技術(shù)，結(jié)合參考站修正信息，經(jīng)過融合和解算后，實(shí)現(xiàn)定位精度從5-10米的道路級，進(jìn)化到1米以內(nèi)的車道級別。這是國內(nèi)首個(gè)可完全在智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)的車道級導(dǎo)航服務(wù)。
而高德地圖于今年上線的、基于算力實(shí)現(xiàn)的“黑科技”紅綠燈倒計(jì)時(shí)功能，其重要的依托之一，同樣是北斗系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)、高效精準(zhǔn)的定位能力，籍此為用戶智能計(jì)算當(dāng)前路口紅燈的倒計(jì)時(shí)讀秒，或者需要等待的輪次數(shù)。在國家北斗辦的支持下，如今用戶在高德地圖最新版本的導(dǎo)航行程回顧、行前語音播報(bào)、位置共享報(bào)平安等多個(gè)服務(wù)場景中，都能通過圖文、聲音等方式感知到北斗系統(tǒng)的存在，這一“國之重器”已廣泛服務(wù)于人民群眾的日常出行。
其實(shí)最早的導(dǎo)航系統(tǒng)非常簡陋，并沒有車道級導(dǎo)航，更不用說紅綠燈倒計(jì)時(shí)這種進(jìn)一步的開發(fā)。高德地圖這一創(chuàng)舉，正是基于中國市場對北斗的深化應(yīng)用，未來也將隨著市場需求持續(xù)增加而不斷更新迭代。
與此同時(shí)，北斗系統(tǒng)在其他諸多領(lǐng)域的應(yīng)用也正逐漸展開。大到金融、電力安全，小到起床的準(zhǔn)時(shí)鬧鐘、快遞物流動(dòng)態(tài)，都在依靠北斗保駕護(hù)航。而在北斗問世之前，這些服務(wù)都依賴于GPS。如果美國關(guān)閉GPS服務(wù)，其帶來的后果遠(yuǎn)超想象。而今，我們已不必再為此擔(dān)憂。
今年11月4日，國務(wù)院新聞辦公室正式發(fā)布《新時(shí)代的中國北斗》白皮書。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已成為面向全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的重要新型基礎(chǔ)設(shè)施。北斗三號在軌30顆衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)良好，星上300余類、數(shù)百萬個(gè)器部件全部國產(chǎn)，性能優(yōu)異，實(shí)測表明，全球定位精度優(yōu)于5米，亞太地區(qū)性能更好，服務(wù)性能全面優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。北斗應(yīng)用產(chǎn)業(yè)也正呈現(xiàn)出如日方升般的高速發(fā)展，在2025年其產(chǎn)值規(guī)?；?qū)⑼黄?萬億元。
04、寫在最后
誠如中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)文所述，北斗已廣泛進(jìn)入大眾消費(fèi)等民生領(lǐng)域。而高德推出的一系列基于北斗系統(tǒng)的服務(wù)，深受廣大群眾歡迎和喜愛，已成為北斗系統(tǒng)民用領(lǐng)域最典型的應(yīng)用場景。目前，國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個(gè)國家和地區(qū)，向億級以上用戶提供服務(wù)。未來隨著北斗的應(yīng)用進(jìn)一步加深，國內(nèi)北斗產(chǎn)業(yè)也將百尺竿頭，再進(jìn)一步，率先跟北斗高度綁定的企業(yè)也將不斷受益。
