北斗，那顆最亮的“星”

史志鵬 姜忠奇

從立志打造自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，到北斗衛(wèi)星發(fā)射升空閃耀蒼穹，再到北斗系統(tǒng)迎來全球組網(wǎng)的歷史性時(shí)刻……經(jīng)過一代代北斗人仰望星空、腳踏實(shí)地的努力，憑借20余載志不改、道不變的堅(jiān)守，此時(shí)此刻，終已夢圓！“復(fù)移小凳扶窗立，教識(shí)中天北斗星?！边^去，北斗星辰如宇宙中的一座燈塔，指引著人類前行的方向；今后，北斗衛(wèi)星在浩瀚星空中閃耀，將為全人類作出更大貢獻(xiàn)。

從燈塔計(jì)劃到“三步走”戰(zhàn)略

回溯既往，中國北斗從無到有、由點(diǎn)成網(wǎng)。一路走來，“看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛”。

早在上世紀(jì)六七十年代，“兩彈一星”先驅(qū)們便開始在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域艱辛探索。這項(xiàng)具有開創(chuàng)意義的重大工程，有一個(gè)生動(dòng)形象又兼具美好寓意的名字——燈塔計(jì)劃。

作為先行者，燈塔計(jì)劃在理論探索和科研實(shí)踐等方面開展了卓有成效的工作。然而，由于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、技術(shù)力等方面的制約，計(jì)劃未果而終。但“燈塔”燃起的希望之光，照亮著后來者前行的航向。

1983年，以陳芳允院士為代表的專家學(xué)者立足國情，提出“雙星定位理論”，即利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標(biāo)。隨后，經(jīng)過大量理論和技術(shù)研究，“雙星定位”藍(lán)圖愈加明晰。

當(dāng)時(shí)，不少人質(zhì)疑，中國能否建成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？是否有必要自建導(dǎo)航系統(tǒng)？實(shí)際上，無論是GPS還是其他系統(tǒng)，都可能隨時(shí)關(guān)閉信號(hào)。為更好維護(hù)國家主權(quán)、安全和發(fā)展利益，中國必須研制出自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。1994年，黨中央、國務(wù)院和中央軍委毅然決定，啟動(dòng)北斗一號(hào)工程。

是一步到位、直接建設(shè)全球系統(tǒng)？還是劃分階段、循序漸進(jìn)“螺旋線上升”？面對爭議，原北斗一號(hào)、北斗二號(hào)系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士帶領(lǐng)北斗人創(chuàng)造性提出“分步走”發(fā)展戰(zhàn)略，確定了“先試驗(yàn)后建設(shè)”“先國內(nèi)后周邊”“先區(qū)域后全球”的“三步走”發(fā)展思路。

立志容易成功難。躊躇滿志的北斗人轉(zhuǎn)過頭就要面對冰冷現(xiàn)實(shí)：國外技術(shù)封鎖設(shè)障、國內(nèi)專業(yè)人才匱乏、研究經(jīng)費(fèi)捉襟見肘、適合的空間頻率被瓜分殆盡……

北斗二號(hào)研制初期，原打算從國外引進(jìn)的核心器部件——原子鐘，由于技術(shù)封鎖無法如約引進(jìn)?！澳莻€(gè)時(shí)候，我們的北斗二號(hào)工程已經(jīng)全面啟動(dòng)了，沒有核心的東西，我們整個(gè)研制工程就要受阻?！北倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)回憶。

但任何艱難險(xiǎn)阻都磨滅不了北斗人的決心和斗志。短短兩年時(shí)間，北斗人就攻克了原子鐘這個(gè)最大技術(shù)瓶頸。如今，北斗星載原子鐘的精度已提升到每300萬年差一秒，遠(yuǎn)高于普通星載原子鐘10萬年差一秒的精度指標(biāo)。

自力更生、自主可控成為北斗的標(biāo)志，也奠定了核心部件國產(chǎn)化的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。沿著“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，北斗人一路攻堅(jiān)克難、拾級而上，用20多年走完了國外近50年的發(fā)展道路。

北斗一號(hào)，建立世界首個(gè)基于雙星定位原理的區(qū)域有源衛(wèi)星定位系統(tǒng)；北斗二號(hào)，在國際上首次實(shí)現(xiàn)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；北斗三號(hào)，提出全球首個(gè)高中軌道星間鏈路混合型新體制。

收官之戰(zhàn)中，北斗人在組網(wǎng)任務(wù)和疫情防控兩條戰(zhàn)線上“雙線作戰(zhàn)”。為確保發(fā)射百分百成功，他們反復(fù)檢查。在發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)問題后，及時(shí)調(diào)整發(fā)射時(shí)間，晝夜緊急處置，最終實(shí)現(xiàn)完美收官，中國之星閃耀太空。

逾七成中國智能手機(jī)使用北斗

“北斗和GPS、格洛納斯、伽利略是并列關(guān)系。”中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員徐穎介紹，“我們持續(xù)與其他系統(tǒng)開展合作，推動(dòng)系統(tǒng)間兼容與互操作?！?/p>

“為什么有了北斗，生活中感覺還是在用GPS呢？”對此，徐穎表示，GPS起步早，很早就有成熟的應(yīng)用。有時(shí)候大家會(huì)很自然地把GPS當(dāng)作全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）的代名詞。事實(shí)上，已有超過70%的中國智能手機(jī)使用了北斗系統(tǒng)。在定位時(shí)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)選擇信號(hào)較強(qiáng)的多顆衛(wèi)星進(jìn)行混合定位。

遠(yuǎn)在天上北斗，近在我們身邊。

交通運(yùn)輸是北斗應(yīng)用的重要領(lǐng)域。走進(jìn)中交興路信息科技有限公司一樓展廳，一塊長方形的大屏幕映入眼簾?！斑@是我們建設(shè)和運(yùn)營的全國道路貨運(yùn)車輛公共監(jiān)管與服務(wù)平臺(tái)，也是國內(nèi)重點(diǎn)北斗民用示范項(xiàng)目。平臺(tái)于2013年上線，目前由交通運(yùn)輸部等三部委共同使用。超過650萬輛重載貨車安裝了北斗定位裝置并入網(wǎng)?！必?fù)責(zé)人溫潔禹介紹道。

屏幕正中間是一張中國地圖，每個(gè)省份標(biāo)有數(shù)字，代表該省接入平臺(tái)的貨車數(shù)量?！捌脚_(tái)開通了‘三個(gè)自動(dòng)功能，依托北斗部標(biāo)車機(jī)，針對超速、異常停車等情形及時(shí)向司機(jī)或有關(guān)部門提醒、報(bào)警，有效提升道路安全水平?！睖貪嵱碚f。今年防疫期間，貨運(yùn)平臺(tái)持續(xù)推送疫情信息，推薦經(jīng)驗(yàn)路線，為重點(diǎn)車輛調(diào)配和應(yīng)急物資運(yùn)輸提供服務(wù)保障。

內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特前旗大佘太鎮(zhèn)的農(nóng)田里，一臺(tái)無人駕駛播種機(jī)正勻速前進(jìn)?；诒倍范ㄎ还δ?，播種機(jī)沿預(yù)設(shè)路線自行作業(yè)。有了這種精準(zhǔn)科學(xué)的方法，每千米播種偏差不超過2厘米，每畝地出苗率能提高10%。

時(shí)間往往易被忽視，但生產(chǎn)生活離不開統(tǒng)一的時(shí)間。電力部門借助北斗納秒級授時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)時(shí)間基準(zhǔn)統(tǒng)一，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

北斗遠(yuǎn)不止定位導(dǎo)航授時(shí)。

對常年出海的漁民來說，“一拜媽祖，二拜北斗”已不新鮮。北斗首創(chuàng)的短報(bào)文功能是漁民的“守護(hù)神”。以往到達(dá)無信號(hào)海域，跟家人報(bào)聲平安都困難。遇到緊急情況，甚至無法與外界聯(lián)系。現(xiàn)在憑借單次1200個(gè)漢字的通信容量，漁民和家人溝通更方便。有關(guān)部門還利用該功能發(fā)送提醒信息，確保漁船航行安全。

國際搜救也是北斗服務(wù)一大特色。相較之前的單向報(bào)警，其反向鏈路的確認(rèn)功能可把救援信息反饋給求救者，大大增強(qiáng)其獲救信心。

此外，北斗在水文監(jiān)測、氣象測報(bào)、救災(zāi)減災(zāi)、公共安全等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。“通過星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位等多元服務(wù)，北斗不斷提高定位精度?！毙旆f表示，北斗三號(hào)系統(tǒng)最后一顆衛(wèi)星發(fā)射成功，意味著中國北斗將為世界提供更全面、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

中國的北斗也是世界的北斗

“這是一個(gè)歷史性的里程碑，也是通過全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向全世界人民提供精確地理定位服務(wù)的重要一步。”聯(lián)合國外空司司長西蒙內(nèi)塔·迪皮蓬在收官之星發(fā)射成功后表示。

據(jù)悉，北斗高精度及北斗輔助快速定位用戶已突破5億。中國的北斗，也是世界的北斗?！?019年北斗海外應(yīng)用合作及貿(mào)易交往更加頻繁?！敝袊l(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)會(huì)長于賢成說，國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個(gè)國家和地區(qū)?；诒倍返耐恋卮_權(quán)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧施工、智慧港口等，已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到成功應(yīng)用。

在中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)秘書長張全德看來，北斗三號(hào)的短報(bào)文還將以快速低成本的方式補(bǔ)充完善不發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的通信體系，為北斗帶來更多國際市場。

近年來，中國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于成熟，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控、良性發(fā)展。海外市場的拓展，無疑會(huì)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新機(jī)遇。中國今年衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)超過4000億元，拉動(dòng)3000億元以上規(guī)模的市場份額。

“北斗全球系統(tǒng)的建成，對衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我們近些年的芯片/模組出貨量明顯上升?！碧┒肺㈦娮涌萍加邢薰矩?fù)責(zé)人表示，公司長期致力于推動(dòng)芯片民用自主國產(chǎn)化。10余年來，在北斗/GNSS方面已研發(fā)出5款芯片。新一代芯片使用28nm RF CMOS工藝，利用衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘差、格網(wǎng)電離層和分區(qū)綜合改正的實(shí)時(shí)四重廣域增強(qiáng)法，實(shí)現(xiàn)了低成本、低功耗、射頻基帶一體化設(shè)計(jì)。

泰斗微電子是中國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的縮影。截至去年底，國產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷量突破1億片，衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷量突破4.6億臺(tái)。支持北斗三號(hào)新信號(hào)的22納米工藝射頻基帶一體化導(dǎo)航定位芯片已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。新一代北斗高精度天線、板卡、寬帶射頻芯片等系列產(chǎn)品完成研發(fā)，已具備大規(guī)模應(yīng)用推廣條件。

沒有做不到，只有想不到。除了傳統(tǒng)領(lǐng)域和產(chǎn)品，北斗與5G、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)正加快融合，新模式、新業(yè)態(tài)、新經(jīng)濟(jì)不斷涌現(xiàn)。北斗高精度可穿戴設(shè)備解決方案將助力兒童手表、老人手環(huán)、寵物追蹤器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)亞米級定位。

“北斗還可以進(jìn)一步發(fā)揮在智能網(wǎng)聯(lián)、自動(dòng)駕駛中的‘千里眼作用，在智慧鐵路、智慧施工等方面形成新市場，應(yīng)用前景十分廣闊。”張全德說。

數(shù)說北斗

市場大

3450億

2019年中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)到3450億元人民幣

1億

國產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷量已突破1億

7億

采用北斗兼容芯片的終端產(chǎn)品社會(huì)總保有量超過7億臺(tái)（套）

4.6億

國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷量突破4.6億臺(tái)

應(yīng)用廣

70%

中國新入網(wǎng)智能手機(jī)中，已有70%以上提供了北斗服務(wù)

650萬

國內(nèi)超過650萬輛營運(yùn)車輛、4萬輛郵政和快遞車輛、36個(gè)城市的約8萬輛公交車、3200余座內(nèi)河導(dǎo)航設(shè)施、2900余座海上導(dǎo)航設(shè)施已應(yīng)用北斗系統(tǒng)

50%

國內(nèi)北斗農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)部署超過2萬臺(tái)（套），可節(jié)約50%的用工成本

1萬

全國7萬余艘漁船和執(zhí)法船安裝北斗終端，累計(jì)救助1萬余人

后勁足

14000

中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)領(lǐng)域企事業(yè)單位數(shù)量保持在14000家左右，從業(yè)人員數(shù)量超過50萬

74897

專利累計(jì)申請量已達(dá)到74897件，保持全球領(lǐng)先

120

國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個(gè)國家和地區(qū)