北斗系統(tǒng)的特點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

北斗系統(tǒng)的特點(diǎn)，表現(xiàn)為可以繞過發(fā)展階段的技術(shù)瓶頸，充分利用區(qū)域的有利條件;屬于性能投入比更高的系統(tǒng);是具有系統(tǒng)級廣域差分的系統(tǒng)，覆蓋最大的差分導(dǎo)航系統(tǒng);另外能夠規(guī)避主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，具有位置報(bào)告功能。與其他系統(tǒng)相比，北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢是區(qū)域優(yōu)勢，不是全局優(yōu)勢。充分利用北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢創(chuàng)造廣泛的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，是北斗未來成功的標(biāo)志。

這兩年，人們對整個(gè)北斗系統(tǒng)很關(guān)注，但了解并不是特別多，或者說不是特別系統(tǒng)，認(rèn)識上存在不少問題。建設(shè)很重要，讓客戶以及更多的人了解同樣重要，這樣才可以更好地應(yīng)用，尤其是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

對于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來說，我個(gè)人認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是成敗的標(biāo)志。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的成功在于廣泛的應(yīng)用，并且取得效益。這個(gè)效益不僅僅是芯片制造商的效益，也不僅僅是整機(jī)提供商的效益，還有應(yīng)用，比如對鐵路性能的提高產(chǎn)生什么效益;又如對大壩監(jiān)測上以及水力發(fā)電有什么效益等。

另外，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是廣泛應(yīng)用的標(biāo)志，作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)用的方面有很多。但是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著廣泛應(yīng)用的程度如何。比如說，卡片相機(jī)用得很多，說明數(shù)字?jǐn)z影被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在，很多人提出這樣的問題，GPS已經(jīng)占領(lǐng)了市場，北斗產(chǎn)業(yè)究竟怎么發(fā)展？說得更直截了當(dāng)一點(diǎn)，這么大的投資保險(xiǎn)嗎？這樣的問題目前難以回答。筆者把相關(guān)情況提供出來，留待讀者自己去做結(jié)論。

GPS占主導(dǎo)的市場，北斗到底有沒有出路

關(guān)于GPS占領(lǐng)了市場，北斗到底有沒有出路的問題，筆者想到有關(guān)彩電的問題。上世紀(jì)80年代日本彩電占領(lǐng)了我國市場，只要提到彩電，不是東芝、日立就是夏普，可到了90年代，短短十年，中國彩電市場就發(fā)生了巨變，國產(chǎn)彩電成為了主力軍。國產(chǎn)彩電廠商靠什么奪回市場？一是相對優(yōu)越的性能，相對優(yōu)越，并不是說整個(gè)系統(tǒng)的性能完全超過日本，而是說顯示性能上更優(yōu)越。日本彩電因?yàn)槿毡景l(fā)射臺相對距離都比較近，對接受機(jī)靈敏度的要求不是很高，只要求信號強(qiáng)度足夠就好。但是在上世紀(jì)八九十年代，我國還沒有普及數(shù)字電視，電視機(jī)離發(fā)射臺距離比較遠(yuǎn)，信號并不是很強(qiáng)，日本產(chǎn)的彩電，屏幕上出現(xiàn)了星星點(diǎn)點(diǎn)的雪花，國產(chǎn)彩電則沒有。這僅是局部的優(yōu)越，就獲得市場的極大認(rèn)可。比較起來，靈敏度的提高就凸顯出來。二是相對低廉的價(jià)格。彩電如此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)能不能做到？答案應(yīng)該是肯定的。三是方便快捷的服務(wù)。因?yàn)槲覀兊纳a(chǎn)商、銷售商就在本地。如果出了什么問題，只要打一個(gè)電話，通過微信號，或者應(yīng)用APP，就會(huì)得到及時(shí)的運(yùn)維服務(wù)?？恐@三條，在十年的時(shí)間里，我國取代日本，成為彩電市場的主導(dǎo)力量，把丟失的彩電市場重新奪了回來。有些類似的是，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能是性能相對優(yōu)越的基礎(chǔ)。筆者所說的性能優(yōu)越包括兩個(gè)方面：一個(gè)是接收機(jī)、用戶系統(tǒng)的性能更好;一個(gè)是產(chǎn)業(yè)自主權(quán)。這是已經(jīng)心里有數(shù)的，但整體性能如何，還需要實(shí)踐檢驗(yàn)，要有一段時(shí)間的磨合期。

關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)怎么樣，有人說不錯(cuò)，國產(chǎn)的、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、雙贏等。如果僅僅這么籠統(tǒng)地說，就難以讓人相信，起碼筆者不會(huì)相信，只有拿出具體的東西、有說服力的東西，別人才會(huì)做出相信的判斷。

北斗導(dǎo)航究竟有沒有優(yōu)勢，筆者試圖拿出一些具體的東西，但不作結(jié)論。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由一定數(shù)量分布的衛(wèi)星，包括衛(wèi)星的高度、衛(wèi)星的傾角、衛(wèi)星的軌道組成的空間。分布著的衛(wèi)星叫做衛(wèi)星星座，比如GPS是由24顆星座組成的，叫做中軌衛(wèi)星MEO。還有一部分是地面監(jiān)測站不斷觀測所有的衛(wèi)星，對所有衛(wèi)星計(jì)算軌道，計(jì)算鐘差。再有，就是通過注入站將軌道、鐘差參數(shù)注入到衛(wèi)星，用戶接收機(jī)利用衛(wèi)星發(fā)播的測距信號測距，依靠衛(wèi)星的位置，用測量的距離解算自身的位置。簡單說就是以上三類。

北斗星座的設(shè)計(jì)從一開始就是要揚(yáng)長避短。為什么要避短揚(yáng)長呢？這是規(guī)劃所要求的。

首先要解決發(fā)展瓶頸的問題。習(xí)慣上，都是先強(qiáng)調(diào)有利條件，筆者側(cè)重講不利條件，就筆者的角度來講，不利條件更重要。如果漏掉一個(gè)有利條件，后果很可能只是沒有錦上添花。如果漏掉一個(gè)不利條件，后果很可能是顛覆性的。發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航，因?yàn)槲覀兪呛蟀l(fā)，就可以向GPS借鑒、學(xué)習(xí)。但借鑒、學(xué)習(xí)決不能完全照搬。即使向GPS學(xué)習(xí)，仍然遇到一些問題，比如我們很難在全球布設(shè)監(jiān)測站，高精度定軌需要對衛(wèi)星進(jìn)行全弧段監(jiān)測。就像畫圓，僅測量一小段，這個(gè)圓是畫不準(zhǔn)的。在實(shí)際數(shù)據(jù)上，就存在衛(wèi)星位置的誤差。左邊是有監(jiān)測數(shù)據(jù)的，右邊是沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)的，完全靠外推，觀測一小段外推一段，位置誤差就會(huì)很大。一旦沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)，誤差就會(huì)急劇增加。繞地球的GPS衛(wèi)星是中軌道衛(wèi)星，東西旋轉(zhuǎn)。這就要求監(jiān)測站必須全球分布，這一點(diǎn)美國可以做到，我們做起來就有一些困難。

其次，要解決星載原子鐘相對滯后的問題。衛(wèi)星如何定位？要依靠衛(wèi)星的位置，通過測距來解算定位。測距怎么測？就是要依靠信號傳播的距離，距離=傳播時(shí)間×光速，如果數(shù)字錯(cuò)一點(diǎn)，實(shí)際誤差就大多了。所以，對于星載原子鐘的精度要求極高，因?yàn)樗械男盘柖际歉鶕?jù)星載原子鐘來發(fā)播的，精度要求上的誤差要小于10的13次方，大約是百萬年差一秒。我國星載原子鐘的發(fā)展則相對滯后，最初是從美國、歐洲進(jìn)口很高精度的原子鐘，但人家知道你要用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，就禁運(yùn)了。

這是兩個(gè)瓶頸問題，這樣的問題很難在短時(shí)間內(nèi)解決。我們試圖從星座設(shè)計(jì)來尋求繞過瓶頸的辦法，當(dāng)然還嘗試過其他多個(gè)途徑，但能走通的是這條路。

提到星座設(shè)計(jì)，大致有三類衛(wèi)星軌道。一類是中軌衛(wèi)星軌道MEO，高度是2萬千米，像GPS、歐洲的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)都屬于這一類，是繞著全球轉(zhuǎn)的。還有一類是地球同步衛(wèi)星軌道GEO，3.6萬千米，那是在赤道面上，同時(shí)維持這個(gè)高度。同步衛(wèi)星只有維持這個(gè)高度，才能跟著地球一起轉(zhuǎn)，與地球自轉(zhuǎn)一致起來，而從地球上來看就是不動(dòng)的。另外一類是傾斜軌道的同步衛(wèi)星IGSO，這個(gè)高度同GEO一樣，只不過不在赤道上，傾斜的角度一般采用55度，在地面上觀察軌道類似“八字型”。這三類衛(wèi)星，從地面上觀察就有不同的特點(diǎn)。MEO是從東到西繞著全球轉(zhuǎn)，GEO衛(wèi)星是始終不動(dòng)的。在我們國家上空發(fā)一個(gè)GEO，我們隨時(shí)隨地都可以看到的。IGSO衛(wèi)星是南北轉(zhuǎn)，而且有一定的弧度范圍。如果選擇GEO或者IGSO軌道，就可能繞過前面所說的兩個(gè)瓶頸。因?yàn)檫@兩類衛(wèi)星不論怎么運(yùn)轉(zhuǎn)，大致跑不出我們國家，即使離開我國境內(nèi)，也不會(huì)太遠(yuǎn)，我們能看得見，也就是說可以監(jiān)測到，這樣就增加了跟蹤弧段。如果是和GPS一樣的MEO，我們能觀測到的弧段只占全弧段的40%，在精度上勢必就差很多。在國內(nèi)設(shè)站的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對GEO和IGSO的全弧度監(jiān)測，這樣就解決了我們沒有辦法在全球布站的問題，也就降低了對星載原子鐘的精度要求。要想取得準(zhǔn)確的時(shí)間，當(dāng)然要表的質(zhì)量好，也可以天天和中央人民廣播電視臺對表。如果不能勤對，那就要表好。如果是GEO和IGSO，就隨時(shí)可以看得見，也就可以隨時(shí)對表。因此，在國內(nèi)設(shè)站的條件下，可以實(shí)現(xiàn)勤對表。這樣就降低了對星載原子鐘的技術(shù)要求，為我國發(fā)展高精度原子鐘爭取了一些時(shí)間。很明顯，這不是不發(fā)展，仍然要為發(fā)展?fàn)幦r(shí)間。要馬上拿出來，暫時(shí)還做不到，可能需要十年，甚至更長的時(shí)間。國外在這方面就曾經(jīng)花費(fèi)較長的時(shí)間。

既然避開了兩個(gè)發(fā)展瓶頸，還要充分發(fā)揮GEO和IGSO利用率高的特點(diǎn)。我們搞的不是全球系統(tǒng)，而是區(qū)域系統(tǒng)。對于區(qū)域系統(tǒng)來講，這兩種衛(wèi)星的利用率可以達(dá)到80%以上，與MEO在我國的區(qū)域系統(tǒng)40%來講，差了一倍。利用率高就意味著我們可以用數(shù)量比較少的衛(wèi)星來達(dá)到同樣的效能，這是很劃算的，投入性能比也較好。在具體設(shè)計(jì)中，經(jīng)過了很多的探測，五個(gè)GEO和五個(gè)IGSO也就是十顆衛(wèi)星就可以取得滿意效果，覆蓋區(qū)域大體上接近地球的三分之一。作為北斗二號，第一期就是區(qū)域系統(tǒng)，第二期就是全球系統(tǒng)。第一期星座就是5GEO+5IGSO。如果按照測距誤差兩米計(jì)算，當(dāng)然我們可以達(dá)到更高的精度，來估計(jì)一下這個(gè)系統(tǒng)究竟怎么樣？我們的精度基本上已做到6米到7米，與GPS大致相同。采用這種兩類衛(wèi)星相結(jié)合的方案利用率是非常高的。既然如此，就要充分利用這一特點(diǎn)。我國位于北半球，我們最關(guān)心的就是北半球，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用4GEO+12MEO的效果與5GEO+5IGSO是一樣的，16顆衛(wèi)星與10顆衛(wèi)星相比，當(dāng)然要10顆，這就是發(fā)揮了IGSO和GEO利用率高的特點(diǎn)。總結(jié)起來說，就是避短揚(yáng)長，避開瓶頸，揚(yáng)長高利用率。

區(qū)域系統(tǒng)有區(qū)域系統(tǒng)的優(yōu)勢，系統(tǒng)級的廣域差分，是美國人為了降低民用精度搞的，也就是人為加入軌道誤差和鐘差誤差，將精度從30米降低到100米。GPS開始民用的時(shí)候測試的是30米，結(jié)果達(dá)到的是20多米。但是美國軍方認(rèn)為這樣不行，因?yàn)槊裼玫拿绹丝梢杂?，其他國家的軍方也可以用，用于軍事目的，所以就人為降低?00米。當(dāng)時(shí)，為了解決這個(gè)問題，美國首先提出來“差分”。最后發(fā)現(xiàn)比較好的是廣域差分。廣域差分原理很簡單，就是布測一些參考站，這些站是精確的，同時(shí)利用GPS定位，利用使用者的位置，反求出來衛(wèi)星軌道偏差多少。為了做到這一點(diǎn)，需要建立差分參考站，像我國就需要20來個(gè)這樣的差分站。另外，還需要配套計(jì)算中心，并通過注入站向地球同步衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)，地球同步衛(wèi)星再告訴用戶，但同步衛(wèi)星則是GPS系統(tǒng)以外的。參考站觀測衛(wèi)星，通過注入同步衛(wèi)星向用戶發(fā)播修正參數(shù)，精度可以從100m提高至5m左右。廣域差分有一個(gè)特點(diǎn)，就是區(qū)域的，不是全球的，系統(tǒng)的單個(gè)用戶可以在監(jiān)測站范圍之內(nèi)使用。另外，用戶級系統(tǒng)如果要提高精度，就要進(jìn)差分站，建注入中心，再發(fā)同步衛(wèi)星。但是發(fā)播的信號是一樣的，卻不是原來的系統(tǒng)級別，而是同一個(gè)用戶級系統(tǒng)。它的功能是可以提高軌道和鐘差的精度，但它只提供給差分站內(nèi)的用戶，站外就不靈了?？空颈O(jiān)測求出修正值，MEO衛(wèi)星是東西轉(zhuǎn)的，如果轉(zhuǎn)到東邊，東邊的用戶就可以看到這顆衛(wèi)星，但是監(jiān)測站測不到這顆衛(wèi)星，因此就沒有修正值，用起來效果差一些。當(dāng)然，美國本土內(nèi)的用戶是不存在這樣的問題的。美國人與歐洲人搞的都是廣域差分系統(tǒng)，都需要建立參考站、計(jì)算中心、注入站、同步衛(wèi)星。我們的導(dǎo)航系統(tǒng)本身就有計(jì)算中心、注入站，還有五顆地球同步衛(wèi)星。因此，我們建立的是一個(gè)系統(tǒng)級的廣域差分系統(tǒng)，也就是說在建北斗系統(tǒng)的時(shí)候，就把廣域差分系統(tǒng)融合在一起了。一般所說的二級監(jiān)測站，指的就是這個(gè)。應(yīng)該說，這是我們建成的第一個(gè)系統(tǒng)級的廣域差分系統(tǒng)。顯然，這個(gè)系統(tǒng)的投資要少得多，性能也會(huì)好得多。同時(shí)不僅僅是對一個(gè)系統(tǒng)，只對北斗進(jìn)行廣域差分服務(wù)，因?yàn)橥叫l(wèi)星多，因此在信號編排格式的時(shí)候，既可以為北斗發(fā)播差分信息，也可以為GPS系統(tǒng)，同樣也可以為伽利略系統(tǒng)發(fā)播差分信息，有可能成為三個(gè)系統(tǒng)服務(wù)的廣域差分系統(tǒng)。同時(shí)，可以為北斗全覆蓋提供差分服務(wù)，北斗覆蓋區(qū)是比我國國土大得多的區(qū)域。按照一般的廣域差分，必須在國土內(nèi)，不管用戶在最東邊還是在西邊，看到的衛(wèi)星就是十顆IGSO和GEO。這十顆衛(wèi)星在國內(nèi)監(jiān)測站隨時(shí)隨地都可以監(jiān)測到，可以為廣大的區(qū)域提供廣域差分服務(wù)，這是以前的廣域差分系統(tǒng)所不能做到的。當(dāng)然，只限北斗，對GPS不靈，對伽利略也不靈，也就是監(jiān)測站的范圍之內(nèi)，對北斗可以更廣泛一些。另外，在建設(shè)階段可以規(guī)避一些風(fēng)險(xiǎn)，最主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，就是開始的時(shí)候軌道可能測不準(zhǔn)，鐘差也可能測不準(zhǔn)，廣域差分可以進(jìn)行很好地修正，可以規(guī)避一時(shí)達(dá)不到的設(shè)計(jì)指標(biāo)所帶來的不利影響，最后得到好的結(jié)果。正像前面說的，在GPS做廣域差分的時(shí)候，我們可以從100米提高到5米，從某種意義上講，這是很重要的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)措施。

北斗的穩(wěn)定與改進(jìn)需要磨合期

簡單總結(jié)北斗的特點(diǎn)，第一個(gè)是繞過發(fā)展階段的技術(shù)瓶頸，充分利用區(qū)域的有利條件。第二個(gè)是性能投入比比較高的系統(tǒng)。第三個(gè)是具有系統(tǒng)級廣域差分的系統(tǒng)，覆蓋最大的差分導(dǎo)航系統(tǒng)。另外能夠規(guī)避主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，具有位置報(bào)告功能。位置報(bào)告北斗1號就具備，北斗2號繼續(xù)沿用。位置報(bào)告就是搞GPS定位，如果車輛上路了，使用者就可以知道現(xiàn)在在哪里。但是，家里人并不知道，若想讓我家里人也知道，那就需要通訊設(shè)備輔助。一個(gè)系統(tǒng)本身就具備這樣的功能，是很重要的。漁船出海后，就需要把位置隨時(shí)報(bào)告給指揮部。如果有臺風(fēng)，指揮部會(huì)隨時(shí)告訴船只，這一點(diǎn)很重要。手機(jī)系統(tǒng)到海上都不靈了，因?yàn)闆]有基站，衛(wèi)星系統(tǒng)就可以。但是衛(wèi)星設(shè)備有多大呢？GPS用戶機(jī)手掌這么大，GPS輔助設(shè)備卻大很多。

如果沒有基站怎么辦？就需要備份手段。比如，汶川地震的時(shí)候，很多通訊手段不靈了。因此，中央也不知道汶川震到什么程度，災(zāi)情怎么樣，震區(qū)多大范圍也不知道。最早把消息傳出來的是我們搶險(xiǎn)部隊(duì)帶上的北斗接收機(jī)，相當(dāng)于短信發(fā)播。當(dāng)然也有遺憾，這種消息報(bào)了幾天就沒有了，因?yàn)闆]電了。當(dāng)然，北斗1號耗電量比較大，這是不足的地方，也是具有優(yōu)勢的地方。北斗是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)三頻發(fā)播的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，美國人的GPS現(xiàn)代化要增加一個(gè)發(fā)播頻率，因?yàn)槊裼糜锰幒艽?，只有一個(gè)頻率，消除不了電頻層。當(dāng)然第三頻還有一個(gè)作用就是搜索。盡管美國人第一個(gè)提出來的，但是很可能我們是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)的。美國人這么早提出來，為什么實(shí)現(xiàn)不了呢？可能是因?yàn)镚PS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)上去了，壞一顆就要發(fā)一顆三頻衛(wèi)星上去。如果全壞了，就是30顆。但庫存衛(wèi)星又不是三頻的，從經(jīng)濟(jì)上考慮，可能也需要一段時(shí)間。但是，我們現(xiàn)在就是三頻發(fā)射上去的。這是優(yōu)勢，但也有不足。

第一個(gè)是GEO衛(wèi)星工作期間有斷點(diǎn)，按照規(guī)定GEO需要軌道微調(diào)，因?yàn)樘焐现挥幸粋€(gè)赤道，所有通訊衛(wèi)星都擠在圓弧上，國際電聯(lián)有規(guī)定，每個(gè)衛(wèi)星向左右不能偏出一度，衛(wèi)星一旦偏0.1度，就要馬上調(diào)整回來，這是按照規(guī)定必須做的。這樣調(diào)整的一段時(shí)間就會(huì)影響到定軌精度。軌道調(diào)整的時(shí)間是兩天到三天，也需要這段時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。那么，這兩三天怎么辦？衛(wèi)星不能用了，就是一個(gè)大問題。對于這個(gè)問題，現(xiàn)在的辦法就是快速定軌，但是精度要差那么一點(diǎn)，并不是不能用。隨后的調(diào)整工作仍要繼續(xù)，爭取用更短的時(shí)間，盡量縮短工作斷點(diǎn)。通過系統(tǒng)級廣域差分，新軌道廣域差分不需要很長的時(shí)間，很短時(shí)間內(nèi)就可以測出來，甚至幾秒鐘就可以測出來。一旦發(fā)生軌道微調(diào)，就可以使用這套系統(tǒng)及時(shí)發(fā)布修正值。這需要更高的數(shù)據(jù)更新率，原來不太適用，現(xiàn)在的技術(shù)可以解決。

第二個(gè)是位置報(bào)告或者短信通信含有小功率的發(fā)射，相比北斗1號時(shí)間壓縮得更短了，而且資源有限。北斗1號可以發(fā)短報(bào)文，但用戶真的這么做，卻發(fā)現(xiàn)容量不夠。那個(gè)時(shí)候說是150萬次/小時(shí)，但是按小時(shí)數(shù)再除以3600秒，每秒的服務(wù)量并不多。如果大家都要用，就堵塞了，無法提供此項(xiàng)服務(wù)。北斗2號就有很大改進(jìn)。另外，還存在一個(gè)問題，就是發(fā)射功率容易引起暴露。從軍事上來講，就是很容易被對方偵查到，或者有被偵查到的可能。再有就是功耗體積不容易降下來，解決的辦法就是按需求分配。并不是所有的用戶都需要報(bào)告，也不是所有的用戶都需要短信，這樣就不必生產(chǎn)這種接收器。用戶也不是每秒都需要發(fā)報(bào)，或者每分鐘都要報(bào)告。汽車行駛途中，三五分鐘報(bào)告一次就足夠了，有的甚至半小時(shí)都沒有移動(dòng)，比如嚴(yán)重堵車的時(shí)候。那么，指揮全球系統(tǒng)，更沒有必要幾秒鐘就報(bào)告一次，也是按需求分配。同時(shí)，要合理控制和利用資源，因?yàn)榭臻g資源是有限的。可能忽然之間短信都不能發(fā)了，這不是笑話，真有這種情況。

另一個(gè)問題是，局部地區(qū)的信號功率增強(qiáng)遜于GPS。比如，在天津地區(qū)，GPS可以增強(qiáng)30分貝，北斗只能增強(qiáng)15分貝。同樣的道理，抗干擾能力也不如GPS，這個(gè)可以留待后續(xù)改進(jìn)。再有就是一些技術(shù)細(xì)節(jié)和銜接的問題。作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，需要有一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)問題的磨合期。并不是系統(tǒng)發(fā)到天上，就能完全完成系統(tǒng)指標(biāo)，復(fù)雜系統(tǒng)本身不大容易做到這一點(diǎn)。我國的技術(shù)指標(biāo)基本上是按照美國GPS的指標(biāo)來定的，但是美國人從發(fā)射衛(wèi)星開始，至達(dá)到所謂的技術(shù)指標(biāo)，也是在發(fā)展二三十年之后，一開始不僅沒有目前的精度，而且也沒有目前的性能，這需要耐心。當(dāng)然也有性急的同行，急于將北斗和GPS放在一起對比，結(jié)論是北斗不如GPS，這個(gè)判斷是不適當(dāng)?shù)摹１倍纷鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候是5顆衛(wèi)星，GPS是12顆衛(wèi)星，這就不能做對比。也就是說北斗系統(tǒng)還沒有GPS成熟，當(dāng)然就需要一定的磨合期。

北斗的優(yōu)勢是區(qū)域優(yōu)勢

2020年要搞的全球系統(tǒng)，是區(qū)域增強(qiáng)的全球系統(tǒng)。關(guān)鍵區(qū)域的精度最好、性能最好，兩方面都要超出其他地區(qū)。不論是我國區(qū)域內(nèi)的軍用，還是民用，都增強(qiáng)到類似GPS系統(tǒng)的27顆MEO全球衛(wèi)星的精度，IGSO和GEO兩個(gè)區(qū)域星座的疊加，性能會(huì)提升很多。比如說，GPS衛(wèi)星27顆可以全都看到，再疊加8顆衛(wèi)星，就可以看到35顆衛(wèi)星。星際鏈路示意，衛(wèi)星對衛(wèi)星進(jìn)行測距，就構(gòu)成一個(gè)高精度的多面體，監(jiān)測站觀測可以看得見，中心站對諸衛(wèi)星進(jìn)行定軌，這是一種模式。另外一種模式就是對衛(wèi)星地面的標(biāo)靶，主衛(wèi)星對諸衛(wèi)星定軌，計(jì)算各個(gè)衛(wèi)星的軌道再發(fā)給各個(gè)衛(wèi)星，這個(gè)跟蹤方式比地面站跟蹤更高，因?yàn)樘炜罩行l(wèi)星對衛(wèi)星的觀測沒有大氣的影響，而且頻率更高，可以很穩(wěn)定地工作，也就意味著分辨率增高。這兩種模式究竟采用哪一種，現(xiàn)在仍在討論。這也是美國人首先提出來的，到現(xiàn)在快30年了，稱為衛(wèi)星自主定軌。但是到現(xiàn)在為止，并沒有像樣的成果公布。測距很容易實(shí)現(xiàn)，但是跟地面建立不起聯(lián)系，從坐標(biāo)系統(tǒng)的定義來講，只進(jìn)行測距是相視性，就是可以轉(zhuǎn)和跑，但是跟地面沒有聯(lián)系。從軌道來講，沒有定向。距離地球這么遠(yuǎn)的衛(wèi)星，衛(wèi)星與衛(wèi)星之間更超過地球與衛(wèi)星的距離，定向是非常困難的，精度是千分之幾秒，理論上太空望遠(yuǎn)鏡可以做到，但是如果每顆衛(wèi)星都裝上太空望遠(yuǎn)鏡，成本和工藝都是大問題。美國人認(rèn)為，理論上可以做到自主定軌，但是代價(jià)比較大。我國不是為了自主定軌，而要解決的是不能全球布站的問題。我們是把問題簡化了，指標(biāo)落地了。為什么不提自主定軌呢？現(xiàn)在，很多人還在提我們是自主定軌，其實(shí)并不完全是，主要是靠地面站。美國的出發(fā)點(diǎn)是什么？一旦地面站遭到對方攻擊，就可以自主定軌，不影響導(dǎo)航。但是，如果衛(wèi)星被打掉了，怎么搞自主定軌？情況變了，觀點(diǎn)也要跟著變。

十年來，我們的原子鐘取得快速發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年能實(shí)現(xiàn)突破。

再說一說與北斗相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。問題是列出來了，但這需要既懂得北斗系統(tǒng)，又要對產(chǎn)業(yè)與用戶很熟悉。與其他系統(tǒng)相比，北斗的優(yōu)勢是區(qū)域優(yōu)勢，不是全局優(yōu)勢。就像解放戰(zhàn)爭的時(shí)候，國民黨兵力是200萬，共產(chǎn)黨兵力是30萬。就全局來講國民黨有優(yōu)勢，但是在局部，共產(chǎn)黨聚集了大量兵力，這樣就取得局部優(yōu)勢。北斗的優(yōu)勢，目前來看就是區(qū)域優(yōu)勢，并不是全面比GPS如何如何，而是在關(guān)鍵區(qū)域和GPS相差不大，甚至更強(qiáng)。北斗比較安全，舉一個(gè)例子，現(xiàn)在的通訊系統(tǒng)，不管是GSM還是CDMA都需要時(shí)間同步和頻率校準(zhǔn)，用的都是GPS。一旦GPS受到干擾，時(shí)間同步就不行了，系統(tǒng)就不工作了。而我們具備開發(fā)雙系統(tǒng)應(yīng)用的有利條件。雙系統(tǒng)就是我的模片既可以做GPS又可以做北斗，并不是做兩個(gè)系統(tǒng)。去年有一個(gè)學(xué)者說，做雙系統(tǒng)是北斗“傍大款”。這個(gè)問題不能這么說，雙系統(tǒng)應(yīng)用最早是美國人先搞的，那是GPS和另一個(gè)系統(tǒng)雙應(yīng)用。雙系統(tǒng)一方面是一個(gè)系統(tǒng)出問題，另一個(gè)系統(tǒng)可以馬上做補(bǔ)充。當(dāng)然，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)用，性能會(huì)提高很多。大體上說，用戶并不大關(guān)心精度是7.8米還是8.7米，但是很關(guān)心在北京很好用，在天津?yàn)槭裁淳筒恍?。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GPS高度角大于35度的衛(wèi)星，需要四顆才能定位。在城市會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題，在戰(zhàn)爭環(huán)境的復(fù)雜地形條件下也容易出現(xiàn)這樣的問題。實(shí)際上，俄羅斯的GLONASS在1990年一開始，就是雙系統(tǒng)。所以說，“傍大款”的說法，筆者是不能同意的。應(yīng)用雙系統(tǒng)比任何一個(gè)單系統(tǒng)都更具有優(yōu)勢，不單純的是補(bǔ)缺。國內(nèi)目前有唯一的廣域差分，之前國內(nèi)的廣域差分沒有健全，GLONASS根本就沒有。我們還可以對GPS和伽利略進(jìn)行差分。

對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)來講，希望能充分利用北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢，來創(chuàng)造優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)！

（編者后記：今年7月2日，許其鳳院士因病逝世。特發(fā)此文，謹(jǐn)表哀悼?。?/p>