從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展看我國(guó)北斗系統(tǒng)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)

何若楓

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展看我國(guó)北斗系統(tǒng)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)

何若楓

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073)

以美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)和中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為例，論述了兩種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展模式并分析了從中體現(xiàn)出的后發(fā)優(yōu)勢(shì)的實(shí)質(zhì)。認(rèn)為后發(fā)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為一種學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)，而中國(guó)要進(jìn)一步發(fā)展北斗系統(tǒng)，需要充分利用好這一優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；GPS；北斗；后發(fā)優(yōu)勢(shì)

截至2016年，投入使用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括美國(guó)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)。中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供區(qū)域無(wú)源定位導(dǎo)航服務(wù)，并將在2020年前建成北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)。歐盟研發(fā)的“伽利略”系統(tǒng)還處于初始部署階段，預(yù)計(jì)最快在2020年投入使用。此外，法國(guó)、印度、日本等國(guó)也在計(jì)劃發(fā)展各自的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

美國(guó)GPS作為全球發(fā)展最完善、應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，成為了解世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的最佳典型案例。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為中國(guó)自主研制的大型航天系統(tǒng)工程，利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)、努力自主創(chuàng)新，形成了獨(dú)特的發(fā)展模式，使得中國(guó)迅速縮小與其他國(guó)家之間的差距，成為少數(shù)擁有自主導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展模式

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)依據(jù)“先區(qū)域、后全球，先有源、后無(wú)源”的建設(shè)思路，實(shí)施“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，用較短的時(shí)間形成覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域服務(wù)能力，建立起自主的高精度時(shí)空基準(zhǔn)?！叭阶摺卑l(fā)展戰(zhàn)略表明中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展是一種漸進(jìn)式發(fā)展，螺旋式發(fā)展，遵循從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)，系統(tǒng)逐漸成熟完善的發(fā)展路徑。

1.1 國(guó)家需要與現(xiàn)實(shí)國(guó)情的結(jié)合

“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略將國(guó)家需要和現(xiàn)實(shí)國(guó)情階段性匹配。以美國(guó)為例，從1973年項(xiàng)目立項(xiàng)到1995年1月美國(guó)國(guó)防部宣布具有完全作戰(zhàn)能力，GPS計(jì)劃的建設(shè)歷時(shí)23年，耗資130多億美元。若根據(jù)GPS的設(shè)計(jì)方案，不少于24顆星的星座布局和高達(dá)百億美元的工程建設(shè)預(yù)算，對(duì)當(dāng)時(shí)剛剛改革開(kāi)放的中國(guó)來(lái)說(shuō)，是一筆極大的開(kāi)支。相對(duì)的，陳芳允提出的“雙星快速定位系統(tǒng)”只需要兩顆靜止同步軌道衛(wèi)星即可滿足定位需求，同時(shí)地球靜止同步軌道衛(wèi)星提供了在本國(guó)版圖內(nèi)迸行長(zhǎng)期跟蹤測(cè)量的有利條件。北斗導(dǎo)航試驗(yàn)的最初立項(xiàng)使用的是其他衛(wèi)星計(jì)劃備用星的預(yù)算指標(biāo)，節(jié)省了經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。北斗導(dǎo)航試驗(yàn)建成后，終結(jié)了中國(guó)無(wú)導(dǎo)航可用的歷史，對(duì)于搶險(xiǎn)救災(zāi)，漁船跟蹤等方面都發(fā)揮了巨大作用。

北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，解決了中國(guó)無(wú)衛(wèi)星導(dǎo)航的問(wèn)題，但缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，生存能力、用戶容量、定位精度等都與世界主流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有所差距。北斗二號(hào)一期項(xiàng)目是區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，既針對(duì)北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)有了大幅度的提高，又因主要服務(wù)于中國(guó)及周邊地區(qū)，通過(guò)區(qū)域信號(hào)增強(qiáng)，提高了區(qū)域定位精度，改善了用戶體驗(yàn)，又不需要全球布站，建設(shè)速度快，技術(shù)也在不斷發(fā)展成熟。

隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人才團(tuán)隊(duì)力量的不斷積累，經(jīng)濟(jì)實(shí)力的穩(wěn)步提升，北斗系統(tǒng)發(fā)展邁進(jìn)全球系統(tǒng)階段，星座衛(wèi)星數(shù)量提升至35顆，服務(wù)范圍擴(kuò)展至全球。

1.2 指標(biāo)需求與技術(shù)發(fā)展的結(jié)合

北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座設(shè)計(jì)區(qū)別于其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由地球靜止同步軌道、地球傾斜同步軌道、中圓地球軌道三種軌道衛(wèi)星構(gòu)建的混合星座。北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用了5顆地球靜止同步軌道衛(wèi)星、5顆地球傾斜同步軌道衛(wèi)星、4顆中圓地球軌道衛(wèi)星共14顆衛(wèi)星的星座構(gòu)成；北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用了5顆地球靜止同步軌道衛(wèi)星、27顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球傾斜同步軌道衛(wèi)星共35顆衛(wèi)星的星座構(gòu)成。

許其鳳院士將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座設(shè)計(jì)比作“避短揚(yáng)長(zhǎng)”。在北斗發(fā)展全球系統(tǒng)的過(guò)程中，技術(shù)與現(xiàn)實(shí)的瓶頸制約了系統(tǒng)發(fā)展。由于高精度定軌需要衛(wèi)星全弧段監(jiān)測(cè)，在沒(méi)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，定位誤差將會(huì)以累加形式增長(zhǎng)。類(lèi)似GPS，對(duì)于由單一中圓地球軌道衛(wèi)星構(gòu)成星座，監(jiān)測(cè)站必須要實(shí)現(xiàn)全球分布，才能滿足定軌需求。另一方面，衛(wèi)星定位導(dǎo)航依靠測(cè)距來(lái)解算定位，在光速一定的情況下，測(cè)距精度與傳播時(shí)間精度成正比，衛(wèi)星上的所有信號(hào)根據(jù)星載原子鐘發(fā)播，因此星載原子鐘的優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。在北斗系統(tǒng)建設(shè)初期，中國(guó)星載原子鐘技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)星載原子鐘的時(shí)間精度和頻率穩(wěn)定度較之美國(guó)和歐洲的原子鐘還有較大差距，美國(guó)、歐洲也對(duì)中國(guó)實(shí)行原子鐘禁運(yùn)。監(jiān)測(cè)站的布局困境和星載原子鐘的技術(shù)發(fā)展困境成為了制約北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵瓶頸。

考察三種軌道衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡特性，中圓軌道衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡為地球表面逐圈向西移動(dòng)的大圓，地球靜止同步軌道衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡為位于赤道上的定點(diǎn)，地球傾斜同步軌道衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡為通過(guò)赤道的某一固定交點(diǎn)的“8”字。在確立國(guó)內(nèi)設(shè)立監(jiān)測(cè)站的情況下，對(duì)于地球靜止同步軌道衛(wèi)星和地球傾斜同步軌道衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全弧段監(jiān)測(cè)，而對(duì)于中圓軌道衛(wèi)星，觀測(cè)弧段只占全弧段的40%，對(duì)應(yīng)定位精度降低。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)設(shè)立監(jiān)測(cè)站，可以加強(qiáng)星載原子鐘與地面監(jiān)測(cè)站之間的時(shí)間同步，這樣降低了對(duì)星載原子鐘的技術(shù)要求，為中國(guó)發(fā)展高精度原子鐘爭(zhēng)取了時(shí)間。

此外，相較于中圓地球軌道衛(wèi)星40%的利用率，地球靜止同步軌道衛(wèi)星和地球傾斜同步軌道衛(wèi)星的利用率可達(dá)80%，高利用率意味著運(yùn)用較少的衛(wèi)星可以達(dá)到較高的效能，節(jié)約項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，提高性能投入比。

中國(guó)創(chuàng)立的由地球靜止同步軌道、地球傾斜同步軌道、中圓地球軌道三種軌道衛(wèi)星構(gòu)建的混合星座方案，充分利用區(qū)域的有利條件，繞過(guò)發(fā)展階段技術(shù)瓶頸，利用高利用率軌道衛(wèi)星，提高了系統(tǒng)的性能投入比。

2 GPS發(fā)展模式

美國(guó)GPS采用了24顆星的全球系統(tǒng)星座構(gòu)成，必須要24顆星組網(wǎng)成功后才能發(fā)揮衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能。負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)GPS研發(fā)和建設(shè)的美國(guó)空軍對(duì)GPS的效能認(rèn)識(shí)不足，GPS在系統(tǒng)建設(shè)階段采用的是一體化發(fā)展模式。

按照美國(guó)空軍關(guān)于GPS系統(tǒng)的研制進(jìn)度表，只有等到所有的BLOCK-Ⅱ型導(dǎo)航衛(wèi)星全部發(fā)射部署完成之后，才會(huì)給作戰(zhàn)部隊(duì)同步配備相應(yīng)的GPS接收裝置，按計(jì)劃24顆BLOCK-Ⅱ型導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射完成在1990年代中期。到1990年8月，伊拉克入侵科威特時(shí)，美國(guó)空軍先后只發(fā)射了8顆BLOCK-Ⅱ型導(dǎo)航衛(wèi)星，在1991年空襲行動(dòng)開(kāi)始前，美國(guó)空軍又發(fā)射了2顆導(dǎo)航衛(wèi)星。在這之前，利用BLOCK-Ⅰ型衛(wèi)星的測(cè)試已經(jīng)進(jìn)行了將近10年。但美軍高層并沒(méi)有考慮過(guò)給部隊(duì)配備使用BLOCK-Ⅰ型衛(wèi)星的GPS接收裝置來(lái)訓(xùn)練部隊(duì)的聯(lián)合作戰(zhàn)能力。對(duì)應(yīng)的，在伊拉克入侵科威特時(shí)，美國(guó)陸軍一共才有500部試驗(yàn)用GPS接收裝置。

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)正式開(kāi)始之前，美國(guó)利用發(fā)射的10顆BLOCK-Ⅱ型導(dǎo)航衛(wèi)星和在軌道上超期服役的BLOCK-Ⅰ型衛(wèi)星，組成了一個(gè)不完整的GPS導(dǎo)航星座，可以提供每天24小時(shí)的二維導(dǎo)航定位服務(wù)和19小時(shí)的三維導(dǎo)航定位服務(wù)。在美國(guó)軍方認(rèn)識(shí)到GPS的巨大作用后，開(kāi)始努力試圖緩解軍用GPS接收裝置短缺的問(wèn)題。解決方案是購(gòu)買(mǎi)民用GPS接收裝置。為此美國(guó)關(guān)閉了選擇可用性技術(shù)以提高民用接收機(jī)的定位精度。因此，到了“沙漠盾牌”軍事行動(dòng)的時(shí)候，美國(guó)國(guó)防部就提前購(gòu)買(mǎi)了數(shù)千套民用GPS接收裝置裝備各參戰(zhàn)部隊(duì)。截至1991年2月初，Trimble Navigation公司已經(jīng)向美軍提供了3000多臺(tái)小型、高精度的導(dǎo)航設(shè)備，并正在趕制自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)聯(lián)合GPS計(jì)劃辦公室追加的6300臺(tái)訂貨。Magellan系統(tǒng)公司也已經(jīng)向美軍的其他多國(guó)部隊(duì)交付了大約2500臺(tái)NAV1000M型手提式GPS。

因此，盡管美國(guó)國(guó)防部在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后的分析報(bào)告中對(duì)GPS大加贊賞，但卻不得不承認(rèn)這樣一個(gè)令人尷尬的事實(shí)，在戰(zhàn)爭(zhēng)初期只有很少士兵見(jiàn)過(guò)GPS設(shè)備。對(duì)于大部分參戰(zhàn)的美軍部隊(duì)而言，在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)之前根本都沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)GPS系統(tǒng)，只是到了戰(zhàn)爭(zhēng)的末期，才開(kāi)始接觸這一新鮮事物。

GPS的高精度導(dǎo)航定位功能，可以使不同的作戰(zhàn)部隊(duì)之間發(fā)生偶然性火力接觸的次數(shù)減少，降低了戰(zhàn)斗協(xié)同部隊(duì)的誤傷概率，在“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)中，裝備有GPS定位設(shè)備的作戰(zhàn)部隊(duì)的誤傷事件遠(yuǎn)少于未裝備GPS設(shè)備的部隊(duì)。十年之后的“自由伊拉克”軍事行動(dòng)中，盟軍作戰(zhàn)部隊(duì)借助于著名的“藍(lán)軍跟蹤系統(tǒng)”，把發(fā)生誤傷事件的幾率降到了一個(gè)更加低的水平。在建立一套有效的避免發(fā)生協(xié)同部隊(duì)攻擊事件的訓(xùn)練機(jī)制方面，美軍高層也沒(méi)有制定明確的計(jì)劃。戰(zhàn)前日常訓(xùn)練的時(shí)候，可以在作戰(zhàn)部隊(duì)中推廣諸如GPS系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)各作戰(zhàn)部隊(duì)之間的配合和協(xié)同。但是，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)之前，由于GPS接收裝置的數(shù)量很少，很多作戰(zhàn)部隊(duì)都不知道GPS為何物，更勿論利用GPS提升作戰(zhàn)能力。

另外，在加快推進(jìn)軍事技術(shù)革新、研究基于GPS系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法和縮短新技術(shù)向戰(zhàn)斗力同步轉(zhuǎn)化等方面，美國(guó)國(guó)防部同樣失去了最佳的機(jī)會(huì)?？找u行動(dòng)的最初幾分鐘內(nèi)，一支名為“諾曼底”的直升機(jī)分隊(duì)在執(zhí)行攻擊任務(wù)時(shí)，充分結(jié)合戰(zhàn)機(jī)的性能特點(diǎn)，創(chuàng)造性的采用了新戰(zhàn)術(shù)，利用不具備攻擊能力，但裝備有高精度的GPS導(dǎo)航設(shè)備的MH-53特種直升機(jī)和火力強(qiáng)大，但飛行導(dǎo)航和目標(biāo)定位精度低的AH-64武裝直升機(jī)配合。在MH-53的引導(dǎo)下，整個(gè)攻擊分隊(duì)利用夜幕作為掩護(hù)，采用低空飛行的方式，突破了伊軍防線，一舉摧毀了伊軍的2個(gè)早期預(yù)警雷達(dá)營(yíng)。這次任務(wù)的成功完成，具有非常重要的意義。因?yàn)樗蜷_(kāi)了伊軍防線，使得后續(xù)一波接一波對(duì)敵軍腹地的大規(guī)模轟炸任務(wù)能夠順利實(shí)施，也確保了其它作戰(zhàn)飛機(jī)的安全。這次行動(dòng)只不過(guò)是美軍士兵許多大膽創(chuàng)新的成功戰(zhàn)例中的一個(gè)，類(lèi)似的戰(zhàn)例還有很多。但在10年之前美國(guó)審計(jì)署的專(zhuān)家們?cè)u(píng)估GPS系統(tǒng)效能的時(shí)候，根本沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到這些極富創(chuàng)意的作戰(zhàn)模式。其實(shí)加快軍事技術(shù)變革的最佳方法，就是讓一線作戰(zhàn)部隊(duì)盡早的在日常訓(xùn)練環(huán)境下使用這種新裝備。只有這樣，美軍士兵才能在日后從容應(yīng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上的各種突發(fā)問(wèn)題。

如果當(dāng)初GPS系統(tǒng)的研制模式采用螺旋形開(kāi)發(fā)方式的話，那同樣也可以加快該項(xiàng)技術(shù)向現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)斗力轉(zhuǎn)化的速度。螺旋形開(kāi)發(fā)方式的基本概念就是在整個(gè)系統(tǒng)的研制過(guò)程中，分步驟、分階段實(shí)施，每個(gè)階段推出一版功能完整的系統(tǒng)，而且功能一版比一版更加強(qiáng)大。換句話說(shuō)，雖然第一版系統(tǒng)的功能要比最終版系統(tǒng)的功能弱很多，但是它的完成時(shí)間卻比最終版提前了許多。盡管采用螺旋形開(kāi)發(fā)方式會(huì)延長(zhǎng)最終版完成的時(shí)間，但是它可以加快新系統(tǒng)向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的速度。而且對(duì)于美國(guó)國(guó)防部而言，如果能夠盡早讓作戰(zhàn)部隊(duì)試用GPS系統(tǒng)，哪怕是第一版原型系統(tǒng)，那么憑借廣大官兵的想象力和創(chuàng)造力，必定可以通過(guò)充分挖掘和利用GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)，摸索出一套新穎先進(jìn)的戰(zhàn)法戰(zhàn)術(shù)，而且其中很多都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人數(shù)規(guī)模有限的GPS研發(fā)團(tuán)隊(duì)的預(yù)期。所以，與其等到功能強(qiáng)大的GPS系統(tǒng)最終完成后再裝備部隊(duì)，還不如在原型系統(tǒng)完成之后就讓作戰(zhàn)部隊(duì)試用。因?yàn)橥ㄟ^(guò)積極訓(xùn)練摸索出的基于GPS技術(shù)的新戰(zhàn)法，相比于剛剛接觸但還不熟悉的功能強(qiáng)大的最終版GPS系統(tǒng)，它可能發(fā)揮更大的作用。

3 后發(fā)優(yōu)勢(shì)

后發(fā)優(yōu)勢(shì)是指后起國(guó)家由于其后發(fā)地位的特殊有利條件所帶來(lái)的益處。這一條件在先發(fā)國(guó)家是不存在的，是與其經(jīng)濟(jì)的相對(duì)落后性共生的，是來(lái)自于落后本身的優(yōu)勢(shì)。

后發(fā)優(yōu)勢(shì)是中國(guó)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，同時(shí)要想后發(fā)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為真正的技術(shù)上優(yōu)勢(shì)必須以加強(qiáng)自主創(chuàng)新來(lái)把握和實(shí)現(xiàn)。有學(xué)者認(rèn)為，中國(guó)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的5大戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)包括巨大規(guī)模優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)體系優(yōu)勢(shì)、舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)、后發(fā)優(yōu)勢(shì)、成本優(yōu)勢(shì)。

北斗在自主創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程中逐漸形成了人才團(tuán)隊(duì)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)特色，人力資本已經(jīng)成北斗系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中的助力。國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)中心作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)導(dǎo)航技術(shù)方向?qū)＜医M組長(zhǎng)單位，同時(shí)承擔(dān)了系統(tǒng)核心體制、衛(wèi)星關(guān)鍵載荷、運(yùn)控主體、測(cè)試設(shè)備研制等多項(xiàng)重大任務(wù)，它的科研團(tuán)隊(duì)平均年齡不到30歲。負(fù)責(zé)新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星研制的中國(guó)科學(xué)院上海微小衛(wèi)星工程中心研制團(tuán)隊(duì)共81人，平均年齡不到31歲，80后占76%，85后占61%。美國(guó)航空航天局前局長(zhǎng)邁克爾·格里芬曾感慨，“現(xiàn)在領(lǐng)軍和主導(dǎo)中國(guó)航天的這些人太年輕了?！边@種團(tuán)隊(duì)年輕化現(xiàn)象實(shí)際上也是中國(guó)自主創(chuàng)新能力建設(shè)“年輕”的最好體現(xiàn)。

北斗產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)十多年培育和發(fā)展，已形成包括基礎(chǔ)產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)、應(yīng)用終端、系統(tǒng)集成與運(yùn)維服務(wù)等較為完整的產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)估計(jì)，2015 年北斗相關(guān)產(chǎn)業(yè)的總規(guī)模達(dá)877億元左右，比2014 年增長(zhǎng)48%；占中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)規(guī)模的33%左右。其中：在航空領(lǐng)域，商用航空設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為8.15億元，通用航空設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為0.33億元；海洋漁業(yè)規(guī)模為0.56億元；交通運(yùn)輸領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模為650億元；通信領(lǐng)域的產(chǎn)值為79.8億元；在其它領(lǐng)域和運(yùn)營(yíng)服務(wù)業(yè)所創(chuàng)規(guī)模為100億元左右。北斗產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷完善，北斗的上游產(chǎn)業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)全面配套，進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)階段；中游產(chǎn)業(yè)已部分實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；下游產(chǎn)業(yè)在監(jiān)測(cè)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、指揮調(diào)度和軍事等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)探索性應(yīng)用。

隨著人力資本水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和市場(chǎng)化水平“三個(gè)門(mén)檻”的逐步跨越，后發(fā)國(guó)家的技術(shù)發(fā)展逐漸從完全模仿性創(chuàng)新到完全自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，中間經(jīng)歷以模仿型創(chuàng)新為主到以自主創(chuàng)新為主的過(guò)渡。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入自主創(chuàng)新為主的發(fā)展階段。在新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的研制過(guò)程中，努力掌握技術(shù)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和掌握和核心設(shè)備部件“國(guó)產(chǎn)化”。在新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的研制過(guò)程中，攻克和掌握了衛(wèi)星載荷、衛(wèi)星平臺(tái)和衛(wèi)星運(yùn)行控制等關(guān)鍵技術(shù)。導(dǎo)航衛(wèi)星上國(guó)產(chǎn)化部件達(dá)35項(xiàng)，從而使得導(dǎo)航衛(wèi)星的部件國(guó)產(chǎn)化率由71%提升到98%，衛(wèi)星上關(guān)鍵器件和部件全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

盡管系統(tǒng)的整體技術(shù)與GPS還存在一定差距，但北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在某些單項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“彎道超車(chē)”。

如三頻信號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星，北斗是第一個(gè)全星座發(fā)播三頻信號(hào)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。三頻信號(hào)可以更有效地消除高階電離層延遲影響，提高定位穩(wěn)定性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，顯著提高模糊度的固定效率，如果某一導(dǎo)航信號(hào)出現(xiàn)了問(wèn)題，可以使用傳統(tǒng)方法，利用兩個(gè)頻率進(jìn)行定位，提高了定位的可靠性和抗干擾能力。

北斗二號(hào)系統(tǒng)在無(wú)源定位的基礎(chǔ)上保留了北斗一號(hào)系統(tǒng)的有源定位功能，使得北斗二號(hào)系統(tǒng)可以提供RDSS和RNSS雙重服務(wù)。有源定位在觀測(cè)的衛(wèi)星質(zhì)量差、數(shù)量較少時(shí)，仍然可以定位。加之，北斗獨(dú)有的短報(bào)文通信服務(wù)，擴(kuò)展了北斗二號(hào)系統(tǒng)在緊急情況或環(huán)境惡劣地區(qū)的應(yīng)用能力。據(jù)資料顯示，美國(guó)計(jì)劃在BLOCK-Ⅲ衛(wèi)星增加數(shù)據(jù)上行功能。目前的GPS衛(wèi)星均為單向數(shù)據(jù)流，用戶只可接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號(hào)，依次結(jié)算自己的位置，而不能通過(guò)GPS衛(wèi)星發(fā)送和傳遞信息。GPS三代星組網(wǎng)完成后，配合新的雙向客戶端，用戶將可以短信和短數(shù)據(jù)包的形式，通過(guò)BLOCK-Ⅲ衛(wèi)星發(fā)送信息。屆時(shí)，GPS的用戶端設(shè)備也將會(huì)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，分為單向用戶(小體積、低造價(jià)、只能被動(dòng)定位)和雙向客戶端(體積和造價(jià)略高，具備雙向數(shù)據(jù)能力)。

同時(shí)，在技術(shù)發(fā)展提升后，劣勢(shì)也可以逐漸轉(zhuǎn)變成為優(yōu)勢(shì)，中國(guó)北斗系統(tǒng)無(wú)法在全球范圍內(nèi)建立監(jiān)控站，在設(shè)計(jì)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)時(shí)，考慮到這一現(xiàn)實(shí)發(fā)展的劣勢(shì)，創(chuàng)造性地提出了地球靜止軌道、傾斜地球同步軌道、中圓地球軌道三種軌道衛(wèi)星混合式星座設(shè)計(jì)方案，成功解決了境內(nèi)監(jiān)控的難題。與此同時(shí)，北斗系統(tǒng)的監(jiān)控站全部設(shè)在中國(guó)境內(nèi)，有助提高北斗系統(tǒng)的抗打擊能力，提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，這意味著境內(nèi)監(jiān)控成為了北斗的安全優(yōu)勢(shì)。

[1]陳芳允.發(fā)展我國(guó)的星基定位通信系統(tǒng).中國(guó)空間科學(xué)技術(shù),1987,(8):1-8.

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[編?！剑簵?琴]

From the Development of Satellite Navigation System to See the Advantage of Backwardness of China Beidou System

HE Ruofeng

(CollegeofHumanitiesandSocialSciences,NationalUniversityofdefensetechnology,ChangshaHunan410073)

Taking the GPS and Beidou system as an example, this paper discusses the development model of the two satellite navigation systems and analyzes the essence of the late-developing advantage. The late-developing advantage is mainly reflected in a learning advantage, and China should make full use of this advantage so as to further develop Beidou system and achieve corner overtaking.

satellite navigation system；GPS；Beidou；late-developing advantage

2016-11-15

何若楓(1989- )，女, 湖南長(zhǎng)沙人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)閲?guó)防科技工程史。

V228.4

A

1671-9654(2016)04-049-05