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作者 | 韓永昌? ? 編輯 | 伍文靚
“‘GPS信號弱’，可使用中國北斗。”? ?
網(wǎng)上一直有個段子，如果美國關(guān)閉GPS，世界會怎樣？1993年7月23日，波斯灣晴空萬里。我國銀河號貨輪正在執(zhí)行運輸任務，其導航系統(tǒng)正是美國的GPS。美國以船上有違禁品為由，要求銀河號停航并接受美國登船檢查貨物。而后，美國單方面關(guān)閉了銀河號的GPS。銀河號在公海上迷航，頂著五十度的高溫漂泊了數(shù)十天。最終美國先后兩次登船檢查，在確認銀河號上并沒有違禁品后，飄然離去并拒絕道歉。銀河號事件讓我國明白了，沒有衛(wèi)星導航系統(tǒng)，就沒有軍事能力的獨立，被打碎了牙，只能咽肚里。1994年，國家批準北斗一號工程即刻立項；2000年，北斗一號首顆衛(wèi)星從大涼山?jīng)_向太空；2020年，北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌成功發(fā)射，北斗導航系統(tǒng)正式組網(wǎng)完成。
北斗三號最后一顆衛(wèi)星在西昌成功發(fā)射（圖源：《北斗》紀錄片截圖）
而今，高德地圖宣布，調(diào)用北斗衛(wèi)星日定位量已超2100億次，定位時北斗的調(diào)用率已超越GPS等其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
北斗系統(tǒng)在平均單次定位調(diào)用衛(wèi)星數(shù)量、民用定位精度等多個維度超越GPS，正式實現(xiàn)了對于國內(nèi)導航應用定位的全面主導。銀河號事件將不再發(fā)生。
北斗從立項到組網(wǎng)完成，用了整整26年，再到超越GPS實現(xiàn)北斗主導，用了28年。28年間，科研人員篳路藍縷，跋涉山林，個中艱辛，難以言盡。
01科技攻堅，九九八十一難
1994年的中國并不富裕。當時，美國的GPS已經(jīng)建設成功，投入超200億美元。而中國整個“863”計劃（包括北斗在內(nèi)的七大領(lǐng)域）的預算只有100億人民幣。其中一個細節(jié)更真實，北斗導航系統(tǒng)副總設計師譚述森只能與4個人共用一個辦公室，這個辦公室不足20平方米。
北斗一號工程立項（圖源：《北斗》紀錄片截圖）沒錢的問題還能解決，更要命的是沒技術(shù)。1996年，包括美英在內(nèi)的33個西方國家簽署了《瓦森納協(xié)議》，針對以中國為首的發(fā)展中國家實施商品和技術(shù)的控制清單。在這種財力匱乏，技術(shù)封鎖的情況下，中國拿出了經(jīng)典的三步走戰(zhàn)略：第一步建設北斗一號覆蓋國內(nèi)區(qū)域，第二步建設北斗二號覆蓋亞太區(qū)域，第三步建設北斗三號覆蓋全球。
北斗系統(tǒng)三步走戰(zhàn)略（圖源：《北斗》紀錄片截圖）
2000年，中國硬生生憑著自主研發(fā)成功發(fā)射了兩顆衛(wèi)星上天，組建起了北斗一號系統(tǒng)。中國成為了除美俄外，世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。北斗一號是開天辟地，北斗二號則是爭分奪秒。
2004年，北斗二號衛(wèi)星工程立項，此時面臨著一個致命的問題——沒有頻率。在太空中，美俄的衛(wèi)星已經(jīng)占據(jù)了最好的頻率和軌道，北斗想要取得合法的軌位，必須向國際電信聯(lián)盟進行申報。這個問題并不只困擾著中國。歐盟也正在如火如荼的打造自己的伽利略導航系統(tǒng)，同樣需要申報。
兩大經(jīng)濟體不謀而合，先后向國際電信聯(lián)盟提出了頻率申請。國際電信聯(lián)盟給出的回復是，頻率還可開放一段，雙方先到先得，最晚需在2007年4月17日之前發(fā)射衛(wèi)星，否則自動失效。彼時中國有錢沒技術(shù)，而歐盟則有技術(shù)，沒錢。中國想以花錢買技術(shù)的方式與歐盟聯(lián)手，雙方有曾過一次短暫的聯(lián)姻，但因政治風向等原因而破裂，中國不僅沒得到技術(shù)，還浪費了寶貴的時間。這時，距離頻率失效僅剩2年，制約北斗二號的關(guān)鍵技術(shù)——原子鐘——我們?nèi)圆荒茏约褐圃臁Ｔ隅娛切l(wèi)星用于授時和定位的核心器件，相當于衛(wèi)星的心臟。
中國想要保住來之不易的頻率，就必須在兩年內(nèi)自研出國產(chǎn)原子鐘。隨后，中科院、航天科技、航天科工，三支隊伍在材料、工程等五十多個領(lǐng)域同時攻關(guān)，焚膏繼晷，終于在頻率失效前將國產(chǎn)原子鐘造了出來。
國產(chǎn)原子鐘（圖源：《北斗》紀錄片截圖）
2007年4月14日4時，搭載著國產(chǎn)原子鐘的北斗二號首顆衛(wèi)星發(fā)射成功。17日20時，地面接收機收到太空傳過來的衛(wèi)星信號，中國成功保住了頻率。這一刻，距國際電信聯(lián)盟規(guī)定的截止時間只有不到四小時。北斗二號首星的成功發(fā)射，讓中國成功突破了技術(shù)封鎖，后續(xù)的衛(wèi)星系統(tǒng)建設也開始順利起來。2012年，北斗二號14顆衛(wèi)星完成發(fā)射組網(wǎng)。而北斗三號計劃，則是在2009年啟動，2020年時，完成35顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)。至此，三步走戰(zhàn)略全部完成。
北斗導航系統(tǒng)成為了繼美俄后第三個成熟的全球衛(wèi)星系統(tǒng)。
02、趕超GPS，北斗屢建奇功
北斗導航系統(tǒng)在建設過程中，便已應用于我國的災害救援工作。2008年，汶川地震，舉世震驚。通往震中重災區(qū)的通信完全中斷，震區(qū)內(nèi)外失去聯(lián)系。隨后，一支攜帶北斗終端機的部隊，沿著317國道一路急進，進入汶川重災區(qū)，沿途部隊將偵測到的災情以北斗獨有的短報文通信技術(shù)發(fā)給救災指揮部，打通了震區(qū)內(nèi)外的聯(lián)絡通道。最終在救災部隊援軍的接應下，救下了500多名受難群眾。彼時憑借的正是北斗一號系統(tǒng)。
短報文技術(shù)（圖源：《北斗》紀錄片截圖）
在后來的四川雅安地震時，北斗二號已組網(wǎng)完成，北斗終端同樣第一時間配發(fā)給救援部隊，進入災區(qū)。北斗在此次抗震救災中精度更高，覆蓋范圍更廣，累計完成通信和定位服務數(shù)十萬次，是汶川地震中的3倍。北斗之所以在抗震救災中發(fā)揮出如此大的作用，主要得益于短報文技術(shù)。
短報文技術(shù)可以實現(xiàn)用戶與北斗衛(wèi)星之間雙向通信，這是北斗導航系統(tǒng)特有的通信技術(shù)，美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐洲伽利略等衛(wèi)星導航并不具備這一功能。通俗點說，短報文技術(shù)類似于手機短信。
最初的北斗一號及北斗二號只支持傳輸120個漢字。但這帶有定位與導航信息的120個字，在汶川及雅安地震中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。北斗三號建成后，北斗導航系統(tǒng)已經(jīng)支持傳輸1000個漢字，還可傳輸語音和圖片。北斗系統(tǒng)在應急救災、科考、遠洋航運等通信網(wǎng)絡無法覆蓋的場景中具有極強的應用價值。以遠洋航運為例。
據(jù)統(tǒng)計，目前全國至少有7萬多艘漁船和執(zhí)法船，正在使用北斗終端，北斗的搜救功能和通訊功能，已經(jīng)累計救援了1萬多人。中國漁民將北斗稱為“海上媽祖”。
漁船使用北斗終端（圖源：《北斗》紀錄片截圖）
北斗導航系統(tǒng)能夠提供米級、分米級的精度，通過地面基站校準，甚至能夠達到厘米級的精度定位。在亞太地區(qū)，北斗系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量與衛(wèi)星調(diào)用數(shù)量都有著明顯的優(yōu)勢。北斗的成功也對GPS相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了沖擊，據(jù)央視報道，我國進口的GPS定位芯片，價格最高之時可達1000元/片，而北斗建成后，該價格降為6元/片。
隨著北斗導航系統(tǒng)應用的逐漸深入，相關(guān)場景的配套設備如果不能支持北斗，就會失去大量的市場，這也倒逼著其他國家在相關(guān)硬件、軟件上應用北斗，進一步催生了一個萬億市場。
03民用爆發(fā)，市場為王
如果說北斗在軍事、抗災救援等領(lǐng)域的應用是國家的意志。那北斗在民用領(lǐng)域的推廣，則讓其成為市場的選擇。在市場應用初期, 北斗官方只做了一個底層操作系統(tǒng)。隨著北斗的應用逐漸深入日常生活的方方面面，各行業(yè)在北斗的底層操作系統(tǒng)上不斷加以開發(fā)，讓北斗的商業(yè)生態(tài)逐漸繁盛。
北斗商業(yè)化應用始見于手機市場。2013年，IT雜志LaptopMagazine將三星GALAXY Note 3評為"年度綜合實力最強的智能手機"。一個月后，三星宣布該手機國行版的兩個型號成為全球首批支持北斗導航系統(tǒng)的智能手機。彼時北斗二號衛(wèi)星剛組網(wǎng)完成兩年，其商業(yè)化價值已然顯現(xiàn)。自2012年開始，國內(nèi)主流手機廠商發(fā)布的智能機大多支持北斗導航系統(tǒng)。
2020年，北斗三號宣布組網(wǎng)完成的兩個月后，一直因不支持北斗而飽受詬病的蘋果也頂不住市場壓力，宣布iPhone12將支持北斗定位芯片。中國憑借著全球最大手機市場的優(yōu)勢，讓北斗在手機終端的滲透率飛速提升。截至2022年上半年，中國境內(nèi)申請入網(wǎng)的智能手機中，有128款支持北斗定位，其出貨量占上半年總出貨量的98%以上。
在手機端的應用達到峰值之后，北斗正被市場簇擁著向智能汽車終端滲透。高德地圖是北斗系統(tǒng)這一高精尖科技最為典型的應用之一。
2020年，北斗三號組網(wǎng)成功后，高德地圖發(fā)布的車道級導航服務，應用北斗導航系統(tǒng)亞米級的高精度定位技術(shù)，結(jié)合參考站修正信息，經(jīng)過融合和解算后，實現(xiàn)定位精度從5-10米的道路級，進化到1米以內(nèi)的車道級別。這是國內(nèi)首個可完全在智能手機上實現(xiàn)的車道級導航服務。
而高德地圖于今年上線的、基于算力實現(xiàn)的“黑科技”紅綠燈倒計時功能，其重要的依托之一，同樣是北斗系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)、高效精準的定位能力，籍此為用戶智能計算當前路口紅燈的倒計時讀秒，或者需要等待的輪次數(shù)。在國家北斗辦的支持下，如今用戶在高德地圖最新版本的導航行程回顧、行前語音播報、位置共享報平安等多個服務場景中，都能通過圖文、聲音等方式感知到北斗系統(tǒng)的存在，這一“國之重器”已廣泛服務于人民群眾的日常出行。
其實最早的導航系統(tǒng)非常簡陋，并沒有車道級導航，更不用說紅綠燈倒計時這種進一步的開發(fā)。高德地圖這一創(chuàng)舉，正是基于中國市場對北斗的深化應用，未來也將隨著市場需求持續(xù)增加而不斷更新迭代。
與此同時，北斗系統(tǒng)在其他諸多領(lǐng)域的應用也正逐漸展開。大到金融、電力安全，小到起床的準時鬧鐘、快遞物流動態(tài)，都在依靠北斗保駕護航。而在北斗問世之前，這些服務都依賴于GPS。如果美國關(guān)閉GPS服務，其帶來的后果遠超想象。而今，我們已不必再為此擔憂。
今年11月4日，國務院新聞辦公室正式發(fā)布《新時代的中國北斗》白皮書。北斗導航系統(tǒng)已成為面向全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航與授時服務的重要新型基礎(chǔ)設施。北斗三號在軌30顆衛(wèi)星運行狀態(tài)良好，星上300余類、數(shù)百萬個器部件全部國產(chǎn)，性能優(yōu)異，實測表明，全球定位精度優(yōu)于5米，亞太地區(qū)性能更好，服務性能全面優(yōu)于設計指標。北斗應用產(chǎn)業(yè)也正呈現(xiàn)出如日方升般的高速發(fā)展，在2025年其產(chǎn)值規(guī)?；?qū)⑼黄?萬億元。
04、寫在最后
誠如中國北斗導航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)文所述，北斗已廣泛進入大眾消費等民生領(lǐng)域。而高德推出的一系列基于北斗系統(tǒng)的服務，深受廣大群眾歡迎和喜愛，已成為北斗系統(tǒng)民用領(lǐng)域最典型的應用場景。目前，國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個國家和地區(qū)，向億級以上用戶提供服務。未來隨著北斗的應用進一步加深，國內(nèi)北斗產(chǎn)業(yè)也將百尺竿頭，再進一步，率先跟北斗高度綁定的企業(yè)也將不斷受益。
