日前，北斗導航系統(tǒng)科學家徐穎在公開演講中稱，美國 GPS 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以下簡稱 GPS）和歐洲伽利略全球衛(wèi)星導航系統(tǒng) （以下簡稱伽利略系統(tǒng)） 不靠譜、不可信。

作為北斗系統(tǒng)科學家，徐穎這么說是否客觀呢？這一問題引起了網友熱議。徐穎的話或許直白，但無可厚非。

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)那些年那些事，畢竟 GPS 和伽利略系統(tǒng)確實在民用上存在 “人為的” 不可靠，徐穎在演講中稱：

“在 2018 年的時候，美國打擊敘利亞，所以它臨時提升了軍用服務的性能，從而導致整個民用服務性能的下降，同樣的事情在 2019 年又發(fā)生了一次。2019 年的時候，伽利略系統(tǒng)發(fā)生了全線服務中斷。”

徐穎說：“我們需要的是一個既可靠又可信的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，而這個系統(tǒng)就是‘北斗’?！?/p>

北斗系統(tǒng)是繼美國的 GPS、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)和歐洲伽利略系統(tǒng)之后，第四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2020 年 7 月 31 日，中國建成北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以下簡稱北斗系統(tǒng)），向全球提供高精度、高可靠定位、導航和授時服務。

這意味著，北斗系統(tǒng)加入 PK，“全球衛(wèi)星導航系統(tǒng) F4” 成立。作為北斗導航系統(tǒng)科學家，徐穎之所以敢公開吐槽美國 GPS 和歐洲伽利略，一是因為兩者不靠譜的行為確實存在，二是因為北斗系統(tǒng)研發(fā)跟兩者之間，有些瓜葛。

這還要從 27 年前說起，1993 年，美國以中國銀河號貨船運載違禁物品為借口，關閉了貨船所在海域的 GPS 信號，銀河號無計可施，在海上漂了 33 天。另一是 2002 年，歐美為避免被美國 GPS 遏制，要建立自己的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，第二年中國攜資 2.3 億歐元參與伽利略系統(tǒng)開發(fā)，但很快被排斥在核心技術之外，最終這場合作在 2008 年不歡而散。

自此，北斗系統(tǒng)走上完全自主研發(fā)之路，經過幾代科學家 26 年的努力，北斗三號系統(tǒng)終于建成，并在全球范圍內投入應用。徐穎這樣 “吐槽”，多少帶有揚眉吐氣的意思，但她確實有資格這么說。

正如中科院空天信息創(chuàng)新研究院副研究員王曉明在接受 DeepTech 采訪時所說：“北斗相較于 GPS ，北斗系統(tǒng)從建設時間上來講是晚的，這也帶來了一定的后發(fā)優(yōu)勢，北斗系統(tǒng)可以使用最先進的技術，同時規(guī)避 GPS 在發(fā)展過程中所暴露的一些問題?！?/p>

北斗系統(tǒng)所需的核心部分星載原子 “鐘” 和芯片，以及所有配件，中國有 100% 自主產權。有了實力就有了說話的底氣，有人問過北斗系統(tǒng)可以做什么？官方回答是：北斗系統(tǒng)的應用只受想象力的限制。

“北斗” 優(yōu)勢：短報文、星間鏈路和混合星座 北斗系統(tǒng)官網這樣介紹其應用：“自建成以來，北斗系統(tǒng)在交通運輸、農林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信授時、電力調度、救災減災、公共安全等領域的廣泛應用。服務國家重要基礎設施，產生了顯著的經濟效益和社會效益?！?/p>

正應了北斗系統(tǒng)的目標，一流的 “北斗” 不僅是中國的，還是世界的北斗。北斗系統(tǒng)加入全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)競爭，作為 “后起之秀”，北斗系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢呢？

首先北斗是全球唯一一個可以同時提供全球短報文和中國周邊大容量高并發(fā)短報文通信的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。什么是短報文服務呢？王曉明副研究員告訴 DeepTech ：“它主要是面向移動通信信號不能覆蓋的地區(qū)，比如在海航中，或者通信基站遭受嚴重破壞的情況下，北斗能提供一個緊急的通信?！?/p>

“08 年汶川地震造成了巨大損失，當時在汶川的營救過程中，北斗一號除了發(fā)揮定位功能，其短報文系統(tǒng)還是當時唯一的通訊方式。后來建設北斗二號中，北斗的短報文功能就被保留了下來并且做了優(yōu)化。目前，北斗的短報文功能的通信能力大大提升，一次可以發(fā)送 1000 個漢字。北斗把導航和通信進行融合，這是北斗的一個特色服務，這也是 GPS 和伽利略所不具備的?！蓖鯐悦餮a充道。

北斗系統(tǒng)從 “一號” 到 “三號”，走過 26 年的研發(fā)歷程，最初研究北斗系統(tǒng)的科學家們提出北斗系統(tǒng)必須有兩個功能：一、一次可以發(fā) 120 字短訊求助；二、5 秒只內獲得導航反饋。

北斗科學家決心不讓銀河號貨船的無奈經歷上演，如今北斗系統(tǒng)可以一次性發(fā) 1000 個字以內的短報文，據(jù)稱使用北斗系統(tǒng)的漁民出海時，可利用短報文功能在線聊天。當漁船遇到危險時，利用短報文系統(tǒng)給附近的海警發(fā)短訊，海警能秒收求助信息，立即實施救援。定位不是終點，定位后能發(fā)求救信息才是關鍵。

說到北斗系統(tǒng)的其他優(yōu)勢，王曉明告訴 DeepTech ：“我個人認為比較有特色的一個技術是北斗系統(tǒng)的星間鏈路技術。北斗系統(tǒng)的衛(wèi)星發(fā)射后，需要在全球范圍內建立分布均勻的地面站，以實現(xiàn)對衛(wèi)星系統(tǒng)的監(jiān)測和管理。但是我們國家在海外建站具有很大的難度，因此我們創(chuàng)造性地提出星間鏈路的解決方案。通過星間鏈路，所有在軌北斗衛(wèi)星間可以通信、測距，很大程度上降低導航衛(wèi)星對地面運控系統(tǒng)的依賴，通過星間測距、星間通信和星上數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)導航星歷的自主更新，使其成為真正的自主運行能力。一方面彌補監(jiān)測站分布局限性和稀疏性對星座精密星歷確定的不利影響；另一方面，星間鏈路技術也能大大提高導航系統(tǒng)可靠性?！?/p>

王曉明說：“所謂星間鏈路是指，用少量監(jiān)測站監(jiān)控一部分衛(wèi)星，同時在衛(wèi)星之間建立一個通信鏈路，衛(wèi)星和衛(wèi)星之間可以共享信息，衛(wèi)星出現(xiàn)故障之后，可以進行自動化的管理，及時通知地面更換衛(wèi)星，降低了對地面檢測的依賴?！?/p>

為表達清楚北斗系統(tǒng)的星間鏈路的優(yōu)勢，王曉明舉了個例子：“這方面我們可以跟伽利略系統(tǒng)做個對比，在 2019 年 7 月，伽利略出現(xiàn)一個長達五天的失效期，也就是在這一段時間，系統(tǒng)沒有辦法提供任何服務。外界也因此提出質疑，認為伽利略系統(tǒng)過于依賴于地面的監(jiān)測系統(tǒng)，而北斗系統(tǒng)就沒有這個擔憂?！蓖鯐悦餮a充道。

北斗系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是它和 GPS 的戰(zhàn)略差異，北斗系統(tǒng)是混合星座 。因為北斗系統(tǒng)除了有 GPS 和伽利略系統(tǒng)所具備的中圓軌道的衛(wèi)星之外，還具有地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道，這樣能夠用最少的衛(wèi)星實現(xiàn)最好的覆蓋效果，提高定位的精準性。

北斗系統(tǒng)高燃技能：超高精準定位

北斗系統(tǒng)的超高精準定位技術入選了《麻省理工科技評論》2021 年 “全球十大突破性技術”。

在北斗系統(tǒng)目前廣泛使用的方法中，一種是實時動態(tài)定位，精度可達 3cm 以下；另一種是精確點定位，也可以達到厘米級別的精度。此外，中國科學院航天信息研究所一位不愿具名的專家表示：“我們正在開發(fā) PPP-RTK 技術，結合二者的優(yōu)勢，有望在幾年后投入使用。”

談到北斗系統(tǒng)的超高精準定位，王曉明舉了一個通俗易懂的解釋：“生活中比較熟悉的共享單車，或者我們手機打車的定位，這種定位其實談不上超高精準，超高精準定位的誤差在幾厘米。”

超高準定位精準預測自然災害，幫助人們提前采取措施，挽回經濟損失。

2020 年正式開通的北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)可實時捕獲地面上幾米的位置變化，甚至其處理精度能夠達到毫米級。比如長安大學開發(fā)的高精度北斗地質災害監(jiān)測預警平臺已成功用于監(jiān)測中國各地山體滑坡易發(fā)地區(qū)地表的細微變化，并多次為中國甘肅省等地區(qū)的滑坡災害提供預警，使村民得以提前撤離。中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院專家表示，如果衛(wèi)星定位精度仍然在數(shù)米的水平，對此，這是不可能實現(xiàn)的。

王曉明也同意中國科學院航天信息研究所專家的意見，如果衛(wèi)星定位精度仍然在米或分米的水平，對此，這是不可能實現(xiàn)的。

超高準定位可以用于精確的天氣預測，幫助航天發(fā)射火箭，也能為人們出行提供便利。

王曉明表示：“目前，低軌微小衛(wèi)星星座的發(fā)展十分迅速，微小衛(wèi)星技術的快速發(fā)展和應用為氣象業(yè)務的天基觀測拓展了新的領域，同時商業(yè)航天發(fā)展的快速發(fā)展也使得衛(wèi)星的發(fā)射的成本很大程度降低了。一顆微小衛(wèi)星只有幾千克、十幾千克，一次發(fā)射就可以把幾十個甚至上百個微小衛(wèi)星送進軌道。我們在微小衛(wèi)星上面搭載一個質量小、功耗低、價格便宜的北斗接收機，通過低軌的微小衛(wèi)星接受高軌的北斗衛(wèi)星的無線信號，這個信號也會穿越地球大氣層，然后我們用數(shù)據(jù)來反演全球的氣象條件，這時掩星大氣探測技術， 可以幫助我們提供更好氣象觀測信息，提高我們精準氣象預報的精度?！?/p>

“另外，北斗系統(tǒng)提供了空中無線電系統(tǒng)，而我們在地面又建了很多用來做定位、用來做增強的觀測站。我們利用這些地面站點去接收北斗衛(wèi)星的信號，當衛(wèi)星信號經過大氣層時由于大氣對于無線電信號的影響會發(fā)生變化。通過對北斗導航信號的高精度數(shù)據(jù)處理來分離大氣對于導航信號的影響，我們就可以獲取大氣的一個實時狀況，服務于精細化的天氣預報?！蓖鯐悦鹘忉尩?。

徐穎也在演講中提到，北斗系統(tǒng)還可以助力環(huán)保業(yè)的發(fā)展。安裝了北斗系統(tǒng)的漁船，如果它往海里排放污水，那么海水會有變化，地面傳感器會把細微的變化通過衛(wèi)星傳到監(jiān)測站，監(jiān)測站就知道這條船在往海里排放污水，得到消息后的監(jiān)管部門會立即出面制止。

王曉明表示：“建好北斗導航系統(tǒng)是我們的初心，用好北斗導航是我們未來發(fā)展的重點。在北斗建設方面，我們主要是衛(wèi)星的發(fā)射以及配套的地面的監(jiān)控站或監(jiān)控系統(tǒng)的建設。北斗系統(tǒng)建成運行后，我們還需要通過眾多監(jiān)測站對北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測?？此\行狀態(tài)是否是正常，衛(wèi)星上高精度設備是不是在正常工作，信號產生和發(fā)射是否存在問題。”

王曉明告訴 DeepTech：“衛(wèi)星有一定使用年限，比如說 7~8 年之后，這顆衛(wèi)星就不能再使用了，我們還需要再補發(fā)衛(wèi)星去代替這顆要退役的衛(wèi)星?！?/p>

北斗未來的發(fā)展，除了對現(xiàn)有系統(tǒng)的維護和必要的升級之外，重點是如何推動北斗在更廣泛范圍內的應用。要推廣北斗導航系統(tǒng)在各個領域的應用，從基礎的導航定位、授時、功能出發(fā)，到氣象探測、自然災害監(jiān)測測、環(huán)保監(jiān)測等等。通過推進北斗產業(yè)化的發(fā)展，使其成為一個一個真正服務于國家現(xiàn)代化建設，服務于人民生活的重要基礎設施。

北斗系統(tǒng)不止定位和導航，這只是它的基礎功能，現(xiàn)在北斗長商正協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)成果全球共享，鼓勵北斗技術創(chuàng)新，助力北斗市場化。

“北斗” 未來：全球共享成果，助力新業(yè)態(tài)、新產業(yè)

北斗三號發(fā)射成功以來，交出了一份不錯的成績單：北斗系統(tǒng)的基礎產品已出口至 120 余個國家和地區(qū)；據(jù)統(tǒng)計，2020 年第四季度，79% 的智能手機支持北斗定位入網；同時智能手機也植入了北斗高精度地基增強信息，定位精準度可以“米”計算……

北斗官網在 3 月 4 日發(fā)布的《北斗新征程》一文中表示：“系統(tǒng)應用正從區(qū)域走向全球，大眾消費應用成效顯著，系統(tǒng)應用模式更加豐富。今年，北斗三號區(qū)域短報文將在年內進入智能手機，可實現(xiàn)不換卡不換號不額外增加外設，實現(xiàn)移動通信和短報文通信的融合使用?！?/p>

文中還表示：“北斗將繼續(xù)完善優(yōu)化產業(yè)生態(tài)保障體系，加快推動國家綜合定位導航授時（PNT）體系建設。鼓勵 ‘北斗 +’、‘+ 北斗’ 技術創(chuàng)新，實現(xiàn)北斗產業(yè)化向更寬范圍、更高水平、更高層次邁進。”

展望北斗系統(tǒng)發(fā)展愿景，王曉明說：“未來，北斗還要進一步要發(fā)展，北斗不會停留在現(xiàn)在的階段性勝利上，它會朝著更先進、更完備的體系去發(fā)展，造福各行各業(yè)，造福世界各地人民。“
編輯：lyn