有了北斗還需要GPS嗎

北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)部署完成

2020年6月23日9時(shí)43分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第55顆導(dǎo)航衛(wèi)星，暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。至此，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署比原計(jì)劃提前半年完成。

此次發(fā)射的衛(wèi)星屬地球靜止軌道衛(wèi)星，經(jīng)過一系列在軌測(cè)試入網(wǎng)后，我國(guó)將進(jìn)行北斗全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，在確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、性能指標(biāo)優(yōu)異基礎(chǔ)上，擇機(jī)面向用戶提供全天時(shí)、全天候、高精度全球定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)，以及星基增強(qiáng)、短報(bào)文通信、精密單點(diǎn)定位等特色服務(wù)。

北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)意味著，不管高山、大海、沙漠，地球上的每一個(gè)角落，都能通過北斗三號(hào)的通信定位系統(tǒng)定位到。它由此也成為全球繼GPS、格洛納斯之后的第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

一步一個(gè)腳印的北斗成長(zhǎng)路

“河漢縱且橫，北斗橫復(fù)直”。自古以來(lái)，北斗七星如天河中一座燈塔，吸引著人們辨明方向、運(yùn)籌四時(shí)的灼灼目光，承載著人類面對(duì)浩瀚宇宙“援北斗兮酌桂漿”的豪邁。

1994年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)啟動(dòng)建設(shè)。20多年間，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心共組織了44次北斗發(fā)射任務(wù)，利用長(zhǎng)征三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭，先后將4顆北斗一號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星、55顆北斗二號(hào)和北斗三號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，任務(wù)成功率100%。“嚞星”作為北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)的最后一顆“收官之星”，秉承北斗研制一直以來(lái)堅(jiān)定走國(guó)產(chǎn)化道路的思想，在國(guó)產(chǎn)化方面也是集大成之作，其背后，則是中國(guó)航天航空事業(yè)多年的積淀和努力。

北斗一號(hào)解決了衛(wèi)星最基本的問題，諸如供配電的太陽(yáng)帆板，是為衛(wèi)星提供由光轉(zhuǎn)為電的部件，以及控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些核心產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化，讓北斗衛(wèi)星的身體有了一副中國(guó)體格;北斗二號(hào)打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖，攻克了以導(dǎo)航衛(wèi)星總體技術(shù)、高精度星載原子鐘等為代表的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，讓衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“心臟”跳動(dòng)出中國(guó)心率;北斗三號(hào)則開始了從并跑到領(lǐng)跑的征程。五院衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)率先提出國(guó)際上首個(gè)高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的星間鏈路網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、自主定軌、時(shí)間同步等系統(tǒng)方案，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

目前，世界上已有半數(shù)以上的國(guó)家使用我們的北斗，今年全球系統(tǒng)建成后，無(wú)論我們身處世界的任何角落，北斗都會(huì)向你提供滿意的服務(wù)。

北斗北斗，收到請(qǐng)回答

隨著北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成，一個(gè)“北斗，北斗，收到請(qǐng)回答”小應(yīng)用在微信朋友圈刷屏。在這個(gè)由央視新聞與千尋位置聯(lián)合發(fā)布的“時(shí)空智能衛(wèi)星實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”里，不僅告知了在你頭頂北斗衛(wèi)星數(shù)量，還能看到每顆衛(wèi)星的實(shí)時(shí)運(yùn)行軌跡，甚至每個(gè)衛(wèi)星實(shí)時(shí)的經(jīng)緯度，高度、三維速率等信息，也都一一告知。

“我這兒能看到22顆北斗衛(wèi)星，你為啥能看到26顆？”用戶“呼叫北斗”之后，就可以知道當(dāng)前所在位置北斗衛(wèi)星數(shù)量，以及每一顆衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)。除了游戲娛樂的趣味性，更多人還從游戲中感受到了一股自豪感。

從小程序技術(shù)支持方千尋位置提供的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，目前北斗衛(wèi)星可見數(shù)量在全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)超過了GPS，尤其是在亞太地區(qū)，北斗的可見衛(wèi)星數(shù)量是GPS的兩倍左右。而在人們?yōu)楸倍犯械阶院赖耐瑫r(shí)，有關(guān)北斗和GPS異同與同存必要性的話題也成為市場(chǎng)關(guān)注焦點(diǎn)。

互補(bǔ)的北斗與GPS

當(dāng)前，全球共有四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS（格洛納斯）、中國(guó)的北斗以及歐盟的Galileo（伽利略）?！皬募夹g(shù)上看，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是十分先進(jìn)的，GPS能完成的，北斗系統(tǒng)也能完成;GPS不能完成的，北斗系統(tǒng)照樣能做到。

然而，即使這樣，很多新聞報(bào)道中所謂的不用GPS，只用北斗，“是不存在的”?，F(xiàn)在衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，基本上都是采取多模模式。就是說，為了讓用戶有更好的體驗(yàn)，各大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)互相兼容、互為補(bǔ)充，從而用戶可以享受到不間斷的定位服務(wù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)制定的規(guī)則是，四個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)兼容且可互操作。因此，民用導(dǎo)航系統(tǒng)是世界上四大導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合使用，簡(jiǎn)稱為“這些信號(hào)漂浮在空中，如果不使用，則是浪費(fèi)”。

目前我國(guó)手機(jī)中有70%都支持GPS和北斗導(dǎo)航。作為普通消費(fèi)者，我們完全不必為此擔(dān)心，讓他們共同為我們服務(wù)就可以了。而在技術(shù)方面，北斗與GPS主要在三頻信號(hào)、有源定位及無(wú)源定位、短報(bào)文通信服務(wù)、境內(nèi)監(jiān)控、分步開通 、局部加強(qiáng)、定位精度等方面具有一定差異。“北斗”最大的特點(diǎn)，就是把導(dǎo)航與通信緊密結(jié)合起來(lái)，這是其他導(dǎo)航系統(tǒng)所不具備的。比如在沙漠、草原等地方，手機(jī)無(wú)法使用，“北斗”就能發(fā)揮出重要作用了。

全面滲透的北斗+

北斗系統(tǒng)從建設(shè)之初，就秉承“中國(guó)的北斗，世界的北斗”的理念，北斗系統(tǒng)是開放、包容的系統(tǒng)，愿與世界各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一起造福人類，服務(wù)全球。目前，北斗系統(tǒng)已經(jīng)與GPS、GLONASS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容互操作，因此，大家以后使用相關(guān)的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用，應(yīng)該會(huì)收到更多系統(tǒng)的信號(hào)，精度也會(huì)更高。

事實(shí)上，北斗在行業(yè)及國(guó)防領(lǐng)域應(yīng)用已很普遍，如：精密測(cè)量測(cè)繪、電力授時(shí)、智能駕考、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及新型的無(wú)人機(jī)和智能汽車等，基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的厘米級(jí)高精度定位終端正扮演不可替代的重要“角色”，北斗系統(tǒng)的短報(bào)文服務(wù)，能在基站遭破壞、沒有信號(hào)的情況下向外界發(fā)送自己的位置。這在2008年汶川地震中，給黃金救援贏得了寶貴時(shí)間。

共享單車、“北斗菜”、老人兒童定位手表、“北斗+物流”、“北斗+支付”等，全新的“北斗+”生活生產(chǎn)方式初見端倪。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)新入網(wǎng)的智能手機(jī)，70%已經(jīng)內(nèi)置北斗芯片，或北斗、GPS雙模芯片。雙模芯片可以同時(shí)使用GPS和北斗系統(tǒng)，這種使用不是非此即彼，而是同時(shí)使用北斗和GPS衛(wèi)星，芯片會(huì)自動(dòng)挑選目前可以接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，可能是來(lái)自北斗衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星的組合，通過4顆以上衛(wèi)星，就能計(jì)算出當(dāng)前的位置。

北斗定位2.0已發(fā)布

隨著北斗技術(shù)的逐漸成熟，應(yīng)用市場(chǎng)正全面鋪開。目前國(guó)內(nèi)的智能手機(jī)70%已經(jīng)支持北斗定位，四款iPhone 12也全面支持。北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，已首次應(yīng)用于高鐵軌道精測(cè)。上海市公共交通領(lǐng)域已100%采用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。民航局日前召開會(huì)議，全面推動(dòng)民航北斗應(yīng)用再上新臺(tái)階。

在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)高峰論壇上，中國(guó)信息通信研究院發(fā)布北斗高精度定位服務(wù)平臺(tái)（北斗定位2.0版），將民用應(yīng)用的手機(jī)定位精度提高到1.2米，這意味著車道級(jí)定位得以實(shí)現(xiàn)。北斗定位2.0版能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)定位、定位精度提高到1.2米，裝配車載天線時(shí)，精度甚至可達(dá)到亞米級(jí)。

中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)發(fā)布的《2020中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2019年，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)到將近3450億元，較2018年增長(zhǎng)14.4%，預(yù)計(jì)2020年產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值將超過4000億元。

全球定位系統(tǒng)背后的競(jìng)爭(zhēng)

提到定位系統(tǒng)，我們首先想到的是GPS，最不想聽到的就是“GPS信號(hào)弱”。GPS之所以目前被世界上的很多國(guó)家廣泛使用，是因?yàn)樗募夹g(shù)比較成熟，早在1994年的時(shí)候就實(shí)現(xiàn)了98%以上的全球覆蓋率。

從國(guó)家戰(zhàn)略上講，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)國(guó)家重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，甚至是基礎(chǔ)設(shè)施中的支撐和基礎(chǔ)。如果用國(guó)外關(guān)鍵技術(shù)，采購(gòu)國(guó)外核心產(chǎn)品，一旦被斷貨，系統(tǒng)就無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行下去。通信、電網(wǎng)、金融等行業(yè)，都需要導(dǎo)航衛(wèi)星的精準(zhǔn)定位和授時(shí)功能。對(duì)于國(guó)防安全來(lái)說，很多武器裝備的制導(dǎo)、導(dǎo)航都離不開衛(wèi)星。

目前被聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)確認(rèn)的供應(yīng)商有4家，分別是美國(guó)GPS、歐盟的伽利略（GALILEO）導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）導(dǎo)航系統(tǒng)和中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。相比之下，中國(guó)的北斗系統(tǒng)雖然起步較晚，但具有獨(dú)創(chuàng)的中高軌混合星座架構(gòu)，在獲取位置信息外更有獨(dú)有的功能設(shè)置。另外，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星際增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位、全球短報(bào)文通信和國(guó)際搜救等功能，都是最具代表性的服務(wù)。

全球定位系統(tǒng)背后競(jìng)爭(zhēng)的核心，在于導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射上天的前提是要有合法的軌道位置和頻率資源，這是世界各國(guó)必爭(zhēng)的寶貴資源。而全球正處于人造衛(wèi)星密集發(fā)射前夕。地球近地軌道可容納總共約6萬(wàn)顆衛(wèi)星，一場(chǎng)圍繞衛(wèi)星軌道的資源戰(zhàn)爭(zhēng)正悄然拉開序幕。其中，美國(guó)低軌通信衛(wèi)星布局拔頭籌。預(yù)計(jì)到2029年，美國(guó)企業(yè)將合計(jì)完成46100顆衛(wèi)星的發(fā)射工作。

中國(guó)低軌通信衛(wèi)星發(fā)展布局呈現(xiàn)快速追趕態(tài)勢(shì)，截至目前，中國(guó)星座計(jì)劃中組網(wǎng)數(shù)量在30顆以上的低軌衛(wèi)星項(xiàng)目已達(dá)10個(gè)，項(xiàng)目規(guī)劃總衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量達(dá)到1900顆。

令人振奮的中國(guó)芯

相對(duì)于數(shù)量的“競(jìng)賽”，芯片國(guó)產(chǎn)化同樣是各國(guó)全球定位系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，而“北斗芯”都是“中國(guó)芯”的現(xiàn)狀，讓國(guó)人頗感興奮。經(jīng)過多年發(fā)展，北斗已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，基礎(chǔ)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自主可控，國(guó)產(chǎn)北斗芯片、模塊等關(guān)鍵技術(shù)全面突破，性能指標(biāo)與國(guó)際同類產(chǎn)品相當(dāng)。

2020年8月3日，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通新聞發(fā)布會(huì)上，發(fā)言人冉承其介紹，北斗系統(tǒng)研制期間，400多家單位、30余萬(wàn)科技人員集智攻關(guān)，攻克星間鏈路、高精度原子鐘等160余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，突破500余種器部件國(guó)產(chǎn)化研制，實(shí)現(xiàn)北斗三號(hào)衛(wèi)星核心器部件國(guó)產(chǎn)化率100%。

從最初的全部進(jìn)口到現(xiàn)在的自主研發(fā)，從當(dāng)年的跟隨學(xué)習(xí)到現(xiàn)在的比肩引領(lǐng)，國(guó)產(chǎn)北斗芯片逐步替代國(guó)外產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化絕非易事。有分析認(rèn)為，北斗芯片與一般芯片不同，它同時(shí)要求高精度、低功耗、小體積，從而導(dǎo)致芯片的核心技術(shù)難以突破。在此之前，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)認(rèn)為，北斗芯片在一體化方面的技術(shù)積累相對(duì)淺薄，面臨著巨大的挑戰(zhàn)。值得一提的是，目前北斗系統(tǒng)的28納米芯片已經(jīng)量產(chǎn)，更小的22納米芯片即將投產(chǎn)。大多數(shù)的智能手機(jī)都支持北斗系統(tǒng)應(yīng)用，并且已經(jīng)在市場(chǎng)上推出。今后，北斗芯片的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越廣。

寫在最后：加速應(yīng)用落地

從上世紀(jì)80年代提出設(shè)想、1994年正式啟動(dòng)建設(shè)，北斗在26年后的今天，終于完成了全球組網(wǎng)并建立起覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航星座。這也意味著，中國(guó)不僅會(huì)逐步擺脫對(duì)美國(guó)GPS系統(tǒng)的依賴，也有希望對(duì)GPS的全球統(tǒng)治地位發(fā)起挑戰(zhàn)。

更激動(dòng)人心的是，北斗全球組網(wǎng)之后，會(huì)成為一項(xiàng)重要“基礎(chǔ)設(shè)施”，可以把能力輸送給各行各業(yè)。從“建設(shè)北斗”到“應(yīng)用北斗”，是一個(gè)全新的征程。雖然與GPS已經(jīng)形成的龐大產(chǎn)業(yè)生態(tài)相比，北斗還有很長(zhǎng)的路要走。

與此同時(shí)，北斗和5G都屬于國(guó)家“新基建”的一部分，兩者相互促進(jìn)、具有極大的互補(bǔ)性。北斗的精密授時(shí)能力，可為5G系統(tǒng)提供更為準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)。5G的高速數(shù)據(jù)傳輸能力與高穩(wěn)定性，也能為北斗提供更為穩(wěn)定可靠的地基增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)。隨著更多“北斗+5G”示范項(xiàng)目帶來(lái)的引導(dǎo)作用，將會(huì)加速北斗的應(yīng)用落地，也將促進(jìn)北斗產(chǎn)業(yè)鏈把產(chǎn)品成本和質(zhì)量進(jìn)一步優(yōu)化。