中国的北斗世界的北斗

一提及导航系统，相信很多人首先想到的是GPS，极少数人知道我国也有一套自主研制的北斗卫星导航系统。即使知道，恐怕了解也甚少！如今，我国的北斗全球卫星导航系统已跻身世界第二。可同学们知道吗？北斗卫星导航系统有着一段鲜为人知的坎坷历史！

2015年7月25日20时29分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭和“远征一号”上面级，以“一箭双星”方式成功发射两颗新一代北斗导航卫星，标志着北斗卫星导航系统向全球组网建设目标迈出坚实一步。

北斗一代，千唤万唤始出来

关于研制卫星导航系统，实际上在上个世纪70年代，我国科研人员就已经开始提出各种设想，从最初的“新四星”计划，到后来提出的单星、双星、三星，再到五颗星的区域性系统方案以及多星的全球系统设想。研究、论证、再研究、再论证……从来就没有停止过。

80年代初期，以“两弹一星”元勋成芳允院士为首的专家团提出了“双星定位”方案，这是当时公认的最优方案，但因为经济条件等种种原因又搁置了10年。1991年，在海湾战争作战中，美国的GPS应用非常成功，这使我国深刻意识到，打仗没有定位导航系统是真的不行。于是，被搁置10年的“双星定位”方案重新启动。

也许你会问，在空间里三个坐标才能定位，两颗卫星不够用啊？这问题问得好。双星定位方案中有个高度仪，用户需要自测高程，并将结果作为第三个坐标，就好比是在地球中心装了一个虚拟的卫星，这就实现了三星定位。之所以没有发射三颗卫星，原因很简单，高度仪很便宜，这个方案更省钱。

因为只有两颗卫星，轨道低、覆盖面小，两颗中轨道卫星多数时间会在中国上空以外的地方飞行，这使得中国无法应用。为了让两颗卫星“乖乖”地待在中国的上空，北斗一代卫星导航系统采用了静止高轨道的定位方式。

身兼两职的北斗一代不给力

由于北斗一代卫星导航系统的两颗卫星都是静止于高轨道上的，所以可以与国际通信卫星一样完成通信任务，而GPS等其他定位导航系统都是不支持通信功能的。

身兼定位与通信两职的北斗一代卫星导航系统，看似功能更全面、技术更先进，然而使用起来，却有些心有余而力不足。因为定位才是北斗一代的“主业”，大部分的信道资源都必须让给定位数据的传送，所以留给通信的信道资源就很少，因而无法完成实时的话音通信，只能完成短信功能；另一方面，由于这两颗卫星的轨道很高，导致地面被测物体与卫星的相对速度很低，定位精度远远比不过GPS等其他定位导航系统。

总结经验，再战

鉴于北斗一代卫星导航系统的使用效果很不给力，2006年，国家准备对北斗一代卫星导航系统体制进行全面升级。于是北斗二代卫星导航系统应运而生。北斗二代卫星导航系统计划在2020年前发射35颗卫星，形成全球性的卫星导航系统，比GPS还多5颗（GPS现有卫星30颗）。多出的5颗是在赤道上空的静止高轨道卫星，主要是完成短信任务。其他30颗跟美国GPS的30颗一样，都是中轨道运动卫星。

北斗二代卫星导航系统的规模与GPS相当，申请的轨道和频率与欧洲伽利略比较一致，这就不可避免地遇到了卫星轨道和频率争夺的问题。卫星轨道和空间频率是人类共有的资源，那该如何分配呢？

先占先得的原则是西方发达国家制定的，他们认为这是各国都有同样机会的公平原则。于是，各国都抓紧时间，抢占先机。2005年，伽利略计划的第一颗卫星上天了，但并没有开通频率。紧随其后，中国北斗二代卫星导航系统成功发射第一颗卫星，并且开通了频率，成功地在轨道和频率两方面都占得了一席之地。

北斗二代崭露头角，

虽然现在35颗卫星还没有全部发射，但在2012年，亚太地区的北斗二代卫星导航系统的定位导航网络已经建立起来，并已投入了使用。GPS和北斗二代卫星导航系统的中轨道运动卫星都是30颗，它们各自在太空中编织一张网，GPS网眼最密处是在美国上空，北斗二代卫星导航系统网眼最密处在我国上空。加拿大和墨西哥当然会选择GPS，而对于亚太地区的国家来说，北斗二代卫星导航系统比GPS更有优势。在泰国，有些GPS卫星的信号收不到，而北斗卫星导航系统所有的卫星信号都能接收到。

今年4月，在莫斯科举行的第九届国际导航论坛上，俄罗斯导航产业界的领袖们在探讨全球四大导航系统发展水平时，一致把中国“北斗”排在俄罗斯格洛纳斯和欧盟伽利略之前。

6月15日，我国首个全球星基高精度增强服务系统——“中国精度”正式提供服务。这意味着，在无需架设基站的情况下，在全球任一地点使用北斗卫星导航系统，可实现厘米级的高精度定位。

功能强大，应用广泛

北斗卫星导航系统全面建成后，其应用将会影响着现代社会的很多方面。而且，应用的面还在不断增加。可以说，北斗卫星导航系统到底有哪些应用，这完全取决于人类的想象力。

就像阳光，全世界每个人都能公平地获得。而北斗卫星导航的信号，也像阳光、空气一样，从天而降，每时每刻都弥漫在我们周围，任何人都能获得。而且绝不会像手机信号一样，使用的人越多，信号就越差。无论何时何地，我们都能进行定位和导航。要想把它所有的应用都列举出来还真有点难，但我们可以列举两个有趣的应用，让大家见识一下北斗卫星导航系统的威力。

1.减少交通事故

据调查，40%的致死性车祸是由超速引起的。虽然很多道路上安装了摄像头，对驾驶员进行监控，防止他们超速。但不是所有道路上都安装摄像头，在没有监控的地方，超速常常带来很多恶性交通事故。

北斗卫星导航系统除了定位和导航，更能对交通工具进行测速。只要在所有出厂的汽车上装上北斗卫星导航系统，就能随时掌控这些车辆的行驶速度。如此一来，超速现象将大为减少，交通事故也将减少。

为了安全考虑，交通法规定，高速公路上的大车不能靠左行驶。但大车的违规行为始终是屡禁不止，因为无法在所有的高速公路上安装摄像头进行监控。但如果在所有出厂的大车上安装上北斗卫星导航终端，就能随时监控车辆的实际行走路线了。

2.帮你放牧

放牧是一件很辛苦的事，你得跟着羊群或牛群跑，稍微省点力的方式就是配上一只牧羊犬，让牧羊犬替你跑跑腿，但你还是得跟着。假如在每只羊的耳朵上装上一个小装置，那么你就可以在家里一边喝咖啡，一边放羊了。

羊耳朵上的小装置内置北斗卫星导航终端，这能让你随时在电脑上获得每只羊的准确位置。另外，这个小装置里利用太阳能供电，能发出一些声音，比如牧羊人的吆喝声、牧羊犬的叫声、汽车声等。通过向羊群中的某些羊播放声音，就能让它们非常听话地按照主人的指示前进、转弯或者调头。如果某只羊对声音“不感冒”，还可以让这个小装置发出微小的电击，从而刺激羊的运动。

以上只是举了两个生活中常见的例子。实际上，北斗卫星导航系统已经在农业、航空、环境、海运、公共安全和灾难救援、铁路、空间、勘测与绘图以及定时上都有了丰富的应用。所有的交通工具，只要装有北斗卫星导航终端，都能得到北斗卫星导航的服务。

更重要的应用是在国防上，几乎所有的战机和导弹都需要导航和定位等功能。失去了位置信息，战机可能会迷路，导弹也不知该发射到哪里。根据北斗官方网站介绍，北斗实现全球卫星导航功能后，能使我国的作战效能提高100～1000倍，作战费效比（投入费用和产出效益的比值）提高10～50倍，这无疑将大大提高我国的国防能力。

北斗导航，意义何在？

也许有人会疑惑：已经有非常好用的GPS全球卫星定位系统，为什么还要花巨资再建一个北斗卫星导航系统呢？真的有必要吗？

答案是毋庸置疑的。这就好比别人提供空气维持你生存，不代表你不应该拥有属于自己的空气。因为，你绝不能失去对自身性命的掌控！

GPS是美国的导航系统，美国可以根据需要，关闭某个地区的导航服务。如果关闭我国的导航服务，无数行业将因此受到难以想象的影响。举个简单的例子，假如你正在去一个从没去过的地方的路上，在导航的指导下开车，突然导航没了，那你怎么办？

实际上，GPS建成后，美国就把GPS信号分为民用标准和军用标准两类。由于民用的标准定位服务不需要任何授权就可以任意使用，所以美国担心，敌人用自己造出来的“剑”来攻击自己，于是在民用信号中人为地加入误差以降低精确度，使定位精确度在100米左右，而军用的精度在10米以下。所以，他国的军备绝不能使用美国的GPS，一旦形成依赖就会无法自拔，因此必须要发展本国的定位导航系统。

直到2000年以后，美国才取消对民用信号的干扰。因为美国通过系统更新，已经能实现在战时任意关闭某个地区的GPS信号。这样做的目的，是为了让GPS导航系统继续拥有全球垄断地位。

手机上使用GPS导航与定位，看似免费，其实不然。手机里面有GPS模块，而厂商每生产一个GPS模块都需要向美国交费才能获得授权。有了GPS模块后，手机成本自然会增加，最终还是消费者买单。所以，我国北斗全球卫星导航全面建成后，将使国内导航终端的生产厂商获益。

作为一个大国，中国必须拥有一个自己的全球卫星导航系统，这就是北斗！它既是中国的北斗，也将是世界的北斗！

责任编辑：陆艳

责任校对：朱衍