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原标题：北斗“收网”

来源：21世纪经济报道

作者：骆轶琪

2020年6月23日，西昌卫星发射中心成为万众瞩目的焦点。

上午9：42，长征三号乙运载火箭自主供电；9：43火箭正式升空，46分开始助推器分散……10：09星箭分散，10：15经西昌卫星发射中心主任张学宇确认，第五十五颗北斗导航卫星发射圆满乐成。这成为中国卫星导航体系的汗青性时刻。

陪同这末了一颗静止轨道卫星（GEO）乐成上天，北斗三号全球卫星导航体系完玉成球组网。自此，一群来自中国自主研发的卫星得以笼罩全球信号源，形成一片“星座”海。得到这个“果”，我们国度仅走了二十余年。

提到导航，间隔大众最近的可能就是手机了。一个耳熟能详的场景是舆图软件中提示“GPS信号弱”云云，虽然跟美国全球卫星导航体系GPS撞了名，但现实上今天应用得手机中的GPS已是“全球定位体系”的简称，是已经融合了全球四大卫星导航体系综合性判断的产物。

除中国北斗和美国GPS之外，全球卫星导航体系（GNSS）焦点供应商另有欧盟Galileo、俄罗斯GLONASS，基于各自觉展进程、部署技能落点、频谱资源的差异，而在地球大气层之外的高空联合体例了多层大网，四大体系之间相互兼容，配合为人类提供高精度卫星导航服务。

相比之下，中国的北斗体系虽然起步较晚，但具有独创的中高轨混淆星座架构，在获取位置信息外更有独占的功效设置。2019年底的一次集会中，中国卫星导航体系管理办公室主任、北斗卫星导航体系新闻发言人冉承其表示，“我们建设的北斗三号体系，完满是自主创新、自主设计、自主制作、自主可控，是响当当的中国创造产物。”

但这远非终点，根据中国卫星导航定位协会首席科学家曹冲的总结，未来十年，卫星导航在技能上依然有软肋需要降服，而更辽阔的应用市场尚被人类的想象力所限定。

全球四大卫星导航体系关于下一代技能和服务的部署早已开启，并相继选择以2035年前后作为新的节点，期待着进一步泽陂寰球。

1、二十六年三步走

早在上世纪七十年代，我国曾提出过建立自己的卫星导航定位体系——灯塔体系。根据北斗二号卫星体系总指挥李长江的回忆，由于其时的国民经济无力支持，这一体系终极无奈退出了汗青舞台。

在今后一段时间内，中国在诸多应用领域曾一度接纳美国的GPS导航技能。但这些代表小我私人时间和空间精准定位的信息管道被掌握在他人之手，并不让人轻松。其不仅关乎对自主宁静性的掌控力，也会在一定汗青阶段后面临可能“被卡脖子”的困境。

要害出发点产生在1994年，主客观条件相对成熟后，我国下定刻意启动了北斗一号卫星导航体系的建设。

这是一个从无到有的历程，但诉求也愈发迫切。就在这一年，美国GPS卫星导航体系建成并开始投入应用，从汗青节点来说，他们跑在了相对前面，也在后续很长时间内，成为全球卫星导航体系中发展最为成熟者。

对于建设初期的中国北斗来说，从技能条件到财力支持，许多都是未知的。但中国的卫星技能体系已经涌现出人才，为接下来北斗体系的奇特性奠基了基础。

1985年，中国科学院院士、“863计划”的提倡者陈芳允刚刚被选为国际宇航科学院院士，并提出利用地球同步卫星举行定位和通讯的假想，也即双星定位原理体系，又称“有源定位服务”的技能体制，厥后成为北斗计划的最初理论来源。

这一技能路线可以让北斗体系在初期仅用两颗同步定点卫星和地面高程数据库，就可以或许实现对目标范围内的定位；除此之外，用户还能联合位置发送短信，并有位置陈诉等功效，至今这都是北斗体系独占的功效。

不外也有短板，通过有源服务要实现定位，需要由终端机通过卫星与地面控制站实现交互，同时要地面控制站解决中心算法的问题，这导致接入北斗一号体系的用户数有一定限定。

2000年，我国初次发射了属于自己的2颗地球静止轨道卫星并旋即投入使用，北斗一号正式开启部署。也是从那时起，中国成为继美国、俄罗斯之后，全球第三个拥有独立卫星导航体系的国度。

北斗一号卫星导航体系实现了主要面向中国用户，提供定位、授时、广域差分和短报文通讯等服务，踏稳了第一步。

为走向更辽阔的空间、发挥更大效用，迭代很快来临。2007年至2012年间，北斗二号体系先后发射了16颗卫星，形成中国独占的“地球静止轨道卫星（GEO）+倾斜地球轨道卫星（IGSO）+中圆地球轨道卫星（MEO）”中高轨混淆星座架构，从精密度、抗遮挡能力、笼罩范围等方面为后续发展奠基了踏实基础。

别的，保留了北斗一号的技能体制，增长“无源定位服务”技能，开始面向亚太地域提供相应服务。相比“有源服务”，“无源”这一技能体制对于用户数目不再有限定，也是与美国GPS系同一致的路线。

“北斗二号的定位就是要跟GPS差不多，要做全球的定位体系。但那时候一些技能条件海内还没有到达全球最领先的水平，好比原子钟、全球测控点等方面，以是北斗二号的卫星轨道定位能力和精度碰面临挑战。”在接受21世纪经济报道记者专访时，中海达董事长廖定海云云总结道。

自2020年开始，完成30颗卫星发射组网后，北斗三号体系已全面建成。延续多年来的技能路线之外，中国接纳Ka星间链路的频段，这可以或许得到更高保密性和通讯速率，中国正式开启了完善的全球范围卫星导航应用服务。

北斗星，中国传统上用来指引偏向的星座矩阵，正以另一种颠末精密测算的协作方式，走进万家灯火，辅助守卫家国。

2、兼容并蓄的全球四大体系

从卫星导航体系的部署和演进速率来看，中国无疑是最快的，也因部署路线的差别，奇特性明显。

“美国、欧盟和俄罗斯的卫星导航体系都是以动态卫星为主，计谋是让最少数目的卫星运动起来，每个地方包管3颗以上卫星。而我们的北斗体系接纳了静止轨道卫星+非静止轨道卫星组合的方式，其原理叫做‘后方交汇’。”廖定海分析道，卫星漫衍越分散，卫星组成的空间立方体体积就越大，对用户的定位精度也会更高。

非静止轨道卫星又分为中圆轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星，廖定海认为，中圆轨道卫星的轨道高度一般在2万千米左右，间隔地面较远会导致定位精度体现不甚好，而北斗体系由于有同步轨道卫星追随，联合起来相比单纯依赖某一类卫星的定位精度会体现更优，也即几何漫衍因子更好。“以是北斗体系的定位会比GPS体现更精准。”他指出。

因此综合来看，廖定海表示，北斗三号从高精度定位、频率和通道数等各方面性能来说，已经不亚于美国GPS体系，相干体系的部署和建设速率也十分迅速。固然在北斗体系不停追赶的这些年，GPS体系也在不停更新，增长了不少新的卫星通道。

国金证券也在研报中指出，相比前代，北斗三号应用了更为先进的新一代铷原子钟与全球领先的“星间链路”模式，这令北斗三号将定位精度提升2-3倍，到达优于4米左右的服务精度；频率稳定度较之条件高了10倍，直接推动精度、测速与授时提升一个量级；实现可靠的自主导航，纵然地面站全部失效，北斗体系仍能通过星间链路为用户提供精准定位与授时。

该机构认为，北斗体系已实现天地一体化结构，构筑起网络状的精准时空体系。组网完成后将与外洋导航体系不分伯仲，并具奇特上风。

不外，全球四大卫星通讯体系绝非完全对立或独立的竞争关系，这些大国重器型的技能现实上一直属于竞合关系，看起来“盘据一方”的四大体系反而是兼容并蓄的。

这是源于，通讯世界的频谱资源不会取之不尽，占得时间先机者更有上风。全球四大体系之间掌握的频谱资源差别，共享是必由之路。

“从前有说法认为，未来北斗体系会替换、打败GPS体系，全球几大体系伶仃来看是不对的。”廖定海指出，现实上对民用体验来说，全球四大卫星导航定位系同一起使用效果会最好。

对于产业界的公司来说，则是在芯片设计层面开放兼容更多功效，包括射频、基带、信号处置惩罚和算法等方面，从而可以吸收来自四大全球卫星导航体系的信息。

“通过这四个体系可以获取到来自几十颗卫星的信息，可靠性会好许多。这也是建立GNSS全球导航卫星体系的意义所在。”廖定海续称。

3、下一步挑战

兼容并蓄是一方面，从自身发展来说，四大体系已经“划定”了接下来的“竞赛”跑道。

中国卫星导航定位协会首席科学家曹冲就指出，“未来十年，卫星导航另有什么要做的？简朴地说，就是要用好、用足北斗，而且将其升级换代实现新时空体系的跨越发展。”

其中涉及两个方面，其一是技能迭代的深化，其二则是应用落地扩围。这成为产业链探索的趋势所在。

曹冲解释道，现实上卫星导航的软肋依然明显：日地空间的太阳黑子与地磁等地球物理异常扰动变化，物理遮挡、屏蔽与多径和反射，以及有意无意的滋扰威胁和扰乱欺骗攻击，都将会导致GNSS信号吸收的异常中断和利用失败。

为此，我们国度已经在推动大范围的地基增强体系落地，在此基础上对星基增强体系的加速部署也在计划表中。

简言之，这两类技能分别从地面基准站信号增强和空中卫星间信号增强着手，全球四大体系实在都在坚定执行中。

廖定海告诉21世纪经济报道记者，“除了区域性增强体系，发展组合导航技能将成为卫星导航技能的又一紧张偏向。”

详细来说，一方面卫星导航技能自身会不停发展，通过升级焦点元件，从而减少功耗、降低成本。中海达在已推出射频芯片的基础上，目前在着手基带芯片研发。

另一方面，卫星导航和惯性导航技能可以更深入地联合。由于卫星导航体系要吸收来自天空的信号，在信号中断的地方无法定位；而惯性导航技能不受外界影响，可以自主定位；但随着时间增长，惯性导航定位的偏差会渐渐变大，这又需要卫星导航的实时定位来消除偏差积累。因此二者的有用融合能解决现实应用中的要害问题。

技能和应用从来相辅相成。正扑面而来的“新基建”海潮，显然已对“北斗+”和“+北斗”打开巨大想象空间。

廖定海就认为，5G为北斗体系打开了产业新生态，随着逐步把北斗精准位置服务加载上去，远景将非常辽阔。

最近一次北斗卫星导航体系大放异彩是在国度对珠穆朗玛峰的第三次登顶丈量事情期间，这是初次用上北斗体系，对产业界意义非凡。

而基于北斗三号的奇特能力，尤其在突发灾害历程中，其紧张性尤为凸显。据李长江先容，2008年汶川地震期间，在网络、通讯全断的情况下，各方气力得以通过北斗的用户机来准确定位，第一时间反馈灾区实地信息，帮助灾民脱离伤害。

另有迅速发展的自动驾驶、呆板人、物联网等，庞大的应用场景在陆续召唤着“国之重器”走向我们身边。

正如曹冲形容，卫星导航的应用“云云遍及，以致无穷，其服务只受到人们想象力的限定，只有想不到，没有做不到的。”

在不远的未来，再提到卫星导航体系、提到“北斗”，“手机”不再是唯一代名词，我们的触角将可以延伸到无穷远。

（作者：骆轶琪 编辑：徐旭）

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