“2020年，北斗系統產(chǎn)業(yè)鏈國內產(chǎn)值已超4000億元，海外應用加速落地，已在全球120多個(gè)國家和地區得到應用……”5月26日，第十二屆中國衛星導航年會(huì )在南昌開(kāi)幕，當中國衛星導航委員會(huì )主席何玉彬談到北斗系統的應用成績(jì)時(shí)，臺下響起陣陣掌聲。

去年7月31日，中國向全世界鄭重宣告，中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統全面建成，開(kāi)啟了高質(zhì)量服務(wù)全球、造福人類(lèi)的嶄新篇章。

至此，中國北斗正式登上世界舞臺，站在了我國用實(shí)際行動(dòng)積極推動(dòng)構建人類(lèi)命運共同體的“第一梯隊”。

走出符合國情的“北斗節奏”

2020年6月23日上午，四川大涼山腹地，長(cháng)征運載火箭托舉著(zhù)第55顆北斗導航衛星“吉星”穿云而去，奔向太空。隨著(zhù)“吉星”在北斗三號組網(wǎng)“大棋局”的落子定盤(pán)，北斗三號30顆組網(wǎng)衛星已全部到位，星座部署全面完成。

1970年11月，在“東方紅一號”衛星發(fā)射后的6個(gè)月，中國第一份研制導航衛星的論證報告完成。當時(shí)已經(jīng)做出樣星的導航系統，有著(zhù)一個(gè)生動(dòng)的代號——“燈塔計劃”。雖然最終因技術(shù)方向轉型、財力有限等原因終止，但它卻如同黑夜中的明燈，以十余年的設計和研制，為北斗衛星積累了寶貴的工程經(jīng)驗。

1983年，以陳芳允院士為代表的專(zhuān)家學(xué)者，提出了利用2顆地球同步軌道衛星來(lái)測定地面和空中目標的設想。經(jīng)過(guò)大量理論和技術(shù)研究工作，“雙星定位”系統概念逐步明晰。

其實(shí)，為了驗證“雙星定位”的可行性，陳芳允帶領(lǐng)研究小組在新疆、廣西和北京的衛星測控站，利用午夜0至2時(shí)之間兩顆通訊衛星的空余時(shí)段進(jìn)行試驗。一張拍攝于1989年9月25日的照片，記錄了中國第一次成功利用兩顆衛星實(shí)現定位的功能演示。

當時(shí)對于要不要立即啟動(dòng)耗資巨大的導航衛星工程，仍有諸多因素需要考慮，認識的轉變發(fā)生在1990年。當年震撼世界的海灣戰爭在全世界的注視下打響，美國GPS全球衛星定位系統第一次以武器制導的形式大獲成功，在總結報告中，美國人將海灣戰爭歸結為“GPS的勝利”。中國與世界都從這場(chǎng)現代戰爭中感受到了擁有導航衛星的重要性。

1994年2月，一份名為關(guān)于印發(fā)雙星導航定位系統工程立項報告的通知，標志著(zhù)北斗一號正式上馬。這一年，已經(jīng)65歲的孫家棟被任命為工程的總設計師。

此前，美國和俄羅斯都選擇一步到位直接建造全球導航系統的模式。但早期的北斗工程科研經(jīng)費、技術(shù)基礎、人才隊伍均十分匱乏，中國必須尋找一條全新的技術(shù)路徑。隨著(zhù)實(shí)踐與摸索的深入，最終，“先區域、后全球”的思路被確定下來(lái)，“三步走”的北斗之路由此鋪開(kāi)。參與了技術(shù)路線(xiàn)討論的北斗一號衛星總設計師范本堯院士后來(lái)評價(jià)說(shuō)：“全球組網(wǎng)需要大量的時(shí)間和資金。當時(shí)用戶(hù)還集中在國內、周邊，因此‘先區域、后全球’的技術(shù)途徑更符合中國國情?！?/p>

從1994年開(kāi)始，北斗一號逐步從圖紙變成真正的衛星。2000年10月和12月，兩顆北斗一號衛星先后進(jìn)入太空預定軌道，這標志著(zhù)中國成為繼美國、俄羅斯之后，第三個(gè)擁有衛星導航定位系統的國家。

剛剛擁有雛形輪廓的北斗，很快因為一項特殊任務(wù)讓人們理解它的巨大價(jià)值。2008年5月12日，汶川大地震的震波環(huán)繞了地球6圈，汶川、映秀等地的通訊瞬間中斷。數小時(shí)后，一支攜帶北斗終端的救援隊伍，通過(guò)北斗短報文技術(shù)將消息傳遞出來(lái)，北斗成為震區當時(shí)唯一的通訊方式，大大加快了救援的效率。

北斗一號擁有其他導航系統沒(méi)有的短報文功能，恰好是因為上世紀80年代的“雙星定位”試驗是由通訊衛星完成的。

打一場(chǎng)漂亮的“翻身仗”

由于起步較晚，當北斗一號衛星升空時(shí)，地球上空80％的“黃金導航頻段L頻段”絕大部分已經(jīng)被美國和俄羅斯占據。

2000年4月17日，中國向國際電信聯(lián)盟提出頻段申請，同年6月5日，歐盟伽利略衛星導航系統也提出了申請。國際電信聯(lián)盟批準了一小段頻率供各國平等競爭，使用規則是從申請日期開(kāi)始計算，7年內完成衛星發(fā)射入軌和信號接收，“先用先得”“逾期作廢”。 這意味著(zhù)，剛剛起步的北斗二號必須直面一場(chǎng)與時(shí)間的賽跑。

2005年北斗二號衛星的研制生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入最緊張的階段，可供衛星使用的國產(chǎn)銣原子鐘卻依然與實(shí)際需求存在差距。

星載原子鐘為導航衛星提供時(shí)間頻率基準，是“心臟”般重要的核心部件，它是決定衛星定位和授時(shí)精度的基礎。本打算從歐洲引進(jìn)核心器部件星載原子鐘，然而國際合作道路卻屢屢受限。這也堅定了北斗人堅持關(guān)鍵技術(shù)自主可控的決心，我國組織了3家單位同時(shí)著(zhù)手攻關(guān)，終于攻克這項關(guān)鍵技術(shù)！

2007年4月14日，搭載了“中國鐘”的北斗二號系統首顆衛星發(fā)射升空。為了保住頻段，衛星必須在88小時(shí)內傳回信號，而在軌調試通常需要7天。一直等到4月17日晚8時(shí)，接收機界面突然跳動(dòng)，北斗二號在發(fā)射后80多個(gè)小時(shí)之后，終于傳回了第一組清晰的信號。此時(shí)，距離國際電信聯(lián)盟規定的頻率啟用最后時(shí)限已不到4個(gè)小時(shí)。中國北斗幾乎是在大門(mén)即將徹底關(guān)閉的最后一剎那，擠進(jìn)了全球衛星導航系統的俱樂(lè )部。

至此，一路蹣跚卻勇敢向前的北斗終于開(kāi)始迸發(fā)出一股磅礴的力量。從2017年11月開(kāi)始，中國以百分百的成功率在32個(gè)月中發(fā)射了30顆北斗三號組網(wǎng)星和2顆北斗二號備份星，以月均一顆星的速度創(chuàng )造了世界導航衛星組網(wǎng)發(fā)射的新紀錄。

今天的北斗三號繼承并發(fā)展了北斗特色的混合星座設計，擁有世界領(lǐng)先的星間鏈路和信號體制，全部配備國產(chǎn)高精度星載原子鐘，核心器部件百分百自主可控，衛星壽命10年以上，定位精度優(yōu)于10米，授時(shí)精度優(yōu)于20納秒，可以為全球提供定位、導航、授時(shí)、以及星基增強、地基增強、短報文通信、精密單點(diǎn)定位、國際搜救等多樣化服務(wù)。

讓美好的想象成為現實(shí)

北斗已經(jīng)構成了一個(gè)環(huán)繞地球的導航星座，由30顆北斗三號衛星、15顆北斗二號衛星以及許多個(gè)試驗衛星和備份星共同在軌組成。它們各自飛行在不同高度、不同角度的太空軌道。在人們的日常生活中，使用北斗導航的場(chǎng)景幾乎無(wú)處不在。

汽油和液化天然氣的輸送有著(zhù)極高的危險性。我國每年通過(guò)道路運輸的危險品超過(guò)4億噸，這占年貨運總量的30%以上?；诒倍穼Ш郊夹g(shù)的終端設備全程監測車(chē)輛的精確位置，記錄行駛軌跡。當車(chē)輛偏離預定路線(xiàn)或出現異常時(shí)，監控中心將及時(shí)發(fā)出警報。車(chē)輛所在位置的天氣、路況、運行狀態(tài)都可以掌控，甚至實(shí)現主動(dòng)干預和智能控制，有效降低潛在危險和事故危害。

在上海洋山深水港，最新啟動(dòng)的“5G+L4級智能駕駛重卡”示范運營(yíng)應用了北斗系統。它的高精度導航定位實(shí)現了重型卡車(chē)一次性精準停車(chē)、近距離自動(dòng)列隊行駛，提升了洋山港智能轉運效率和東海大橋行駛能力，讓人們感受到無(wú)人駕駛時(shí)代的氣息。

北斗衛星系統的精準授時(shí)功能讓中國人把時(shí)間這一物質(zhì)周期變化的規律掌握在自己手里。

每顆北斗衛星都裝載著(zhù)高精度原子鐘，通過(guò)原子躍遷計時(shí)，代表了目前人類(lèi)對精準時(shí)間計算的極致。每天上午6:10，京張高鐵動(dòng)車(chē)組準時(shí)出站。這是中國第一條智能高鐵，出發(fā)、過(guò)站和抵達，與列車(chē)時(shí)刻表是否相符，考驗著(zhù)對時(shí)間的精準把控。在每小時(shí)350公里的最高速度下，以北斗授時(shí)為基準，京張高鐵實(shí)現運行、故障、通信和自動(dòng)化程序的時(shí)間同步，列車(chē)自帶的北斗多合一天線(xiàn)，將列車(chē)的時(shí)間位置等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

如今，北斗系統已全面服務(wù)交通運輸、公共安全、救災減災、農林牧漁、城市治理等各行各業(yè)，融入電力、金融、通信等國家核心基礎設施建設，與新一代通信、區塊鏈、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)深度融合，不斷將美好的想象變?yōu)楝F實(shí)。

打造北斗“朋友圈”

站在全人類(lèi)角度守望和平安全、為人類(lèi)社會(huì )發(fā)展提供支撐保障，是中國北斗義不容辭的使命職責。

近年來(lái)，隨著(zhù)服務(wù)能力的增強，北斗系統積極融入世界事務(wù)、履行國際職責，先后進(jìn)入多個(gè)國際組織標準，國際民航組織認可北斗為全球衛星導航系統四大核心星座之一。支持北斗三號全球新信號的首個(gè)移動(dòng)通信國際標準已發(fā)布，首個(gè)北斗船載終端檢測標準已由國際電工委員會(huì )向全球公布，國際海事組織認可北斗系統為全球無(wú)線(xiàn)電導航系統，國際搜救組織正在對北斗三號搭載的搜救載荷開(kāi)展標準文件制定和入網(wǎng)測試……

黨的十八大以來(lái)，作為航天科技產(chǎn)品輸出排頭兵，北斗系統積極響應“一帶一路”倡議走出國門(mén)，根據不同國家、不同行業(yè)的不同需求，提供定制服務(wù)，逐漸成為叫得響的“世界品牌”。

2013年，緬甸使用了500余臺高精度北斗終端，這是北斗高精度產(chǎn)品首次在東南亞國家批量應用于農業(yè)數據采集、土地精細管理。2015年，基于北斗系統的高精度接收機應用于科威特國家銀行總部300米高摩天大樓建設，實(shí)現了施工過(guò)程中垂直方向毫米級測量誤差。這是北斗首次在海外應用于高層建筑監測。2018年，北斗系統參與馬爾代夫阿拉赫島海上打樁項目，提供全天候、高精度服務(wù)，實(shí)現海上打樁智能化監控、可視化作業(yè)、高精度施工。北斗系統走進(jìn)俄羅斯，西伯利亞電力巡線(xiàn)實(shí)現現場(chǎng)人員與管理中心雙向互動(dòng)，這可以及時(shí)發(fā)現設備缺陷和危及線(xiàn)路安全的隱患，保證輸配電線(xiàn)路安全和電力系統穩定。北斗“駛入”歐洲，在中歐班列上，北斗終端裝在集裝箱上，可實(shí)時(shí)記錄列車(chē)及貨品的運行軌跡，定位精度10米以?xún)?，?shí)現全程跟蹤無(wú)縫中轉。

新時(shí)代，作為我國一張亮麗名片，中國北斗將不負重托，為構建人類(lèi)命運共同體、推動(dòng)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展作出更大貢獻。

如今，北斗系統已全面服務(wù)交通運輸、公共安全、救災減災、農林牧漁、城市治理等各行各業(yè)，融入電力、金融、通信等國家核心基礎設施建設，與新一代通信、區塊鏈、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)深度融合，不斷將美好的想象變?yōu)楝F實(shí)。