【編者按】近日，北鬥“中國精度”背負着滿滿的驕傲、自(zì)豪和(hé)強國夢挑戰GPS，此前專欄已有文(wén)章進行了(le)分析：北鬥“中國精度”厘米級挑戰GPS 。此文(wén)作(zuò)者從(cóng)自(zì)身專業出發，梳理(lǐ)出了(le)更加清晰全面的科普長文(wén)，讀完此文(wén)，或許你(nǐ)會(huì)更加了(le)解——中國北鬥衛星導航系統爲何會(huì)令美(měi)國恨之入骨？
國際上(shàng)有一個高(gāo)大(dà)上(shàng)的俱樂部，它隻有四個會(huì)員，卻吸引了(le)各國首腦(nǎo)的關注和(hé)衆多頂級科學家工(gōng)程師的研究，這(zhè)個俱樂部就是GNSS（全球導航衛星系統），四個會(huì)員分别是美(měi)國GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS、中國北鬥COMPASS。
中國北鬥是個新會(huì)員，同時(shí)也(yě)是發展勢頭最猛的會(huì)員，北鬥是咋回事(shì)？對(duì)我們的生活有什(shén)麽影響？這(zhè)是一個很(hěn)有意思的話(huà)題。關于北鬥，學術期刊上(shàng)的文(wén)章有很(hěn)多了(le)，但(dàn)專業文(wén)章的術語太多，普通人讀不懂，而且也(yě)不會(huì)有興趣去讀。
媒體和(hé)網絡上(shàng)也(yě)有一些(xiē)介紹性的文(wén)章，多數是彰顯政府成就的宣傳稿，内容比較零散，不便于讀者全面了(le)解，而且很(hěn)多文(wén)章的說法并不準确，顯然是非專業人士寫的。科技報(bào)道(dào)不是由科技人士撰寫，而是文(wén)科出身的記者捉筆(bǐ)，這(zhè)種現(xiàn)象是國内科技報(bào)道(dào)的痼疾。
因爲專業的原因，我一直關注着北鬥，而且多年通信專業基礎課的教學實踐，培養了(le)我将複雜(zá)的專業問題用(yòng)通俗的語言描述出來(lái)的特長。我利用(yòng)了(le)兩個月的業餘時(shí)間，查閱了(le)大(dà)量公開(kāi)發行的資料，梳理(lǐ)出了(le)這(zhè)篇全面介紹北鬥衛星的科普長文(wén)。
1、從(cóng)GPS說起
1957 年10月4日，蘇聯發射了(le)全世界第一顆人造地球衛星，開(kāi)創了(le)人類的空(kōng)間世紀。美(měi)國對(duì)此密切關注，有一位名叫比爾.蓋伊和(hé)數學家和(hé)一位叫喬治.威芬巴赫的物 理(lǐ)學家，他(tā)們在霍普斯金(jīn)的應用(yòng)物理(lǐ)實驗室裏發現(xiàn)了(le)一個現(xiàn)象，那就是這(zhè)顆衛星的頻率出現(xiàn)了(le)偏移，經研究發現(xiàn)是相對(duì)運動引起的多普勒頻移效應。
這(zhè)兩位科學家對(duì)此進行了(le)實驗研究，發現(xiàn)如果在地面上(shàng)架設多部接收機，就可以根據接收到(dào)的信号的不同頻差推算(suàn)出這(zhè)個衛星的具體位置，他(tā)們很(hěn)高(gāo)興地把這(zhè)個研究成果告訴了(le)實驗室主任弗蘭克.麥克盧爾，說他(tā)們已經實現(xiàn)了(le)對(duì)蘇聯衛星的多普勒定位跟蹤。
弗蘭克主任當時(shí)在做海軍的一項研究，研究内容是五角大(dà)樓如何知(zhī)道(dào)茫茫大(dà)海中軍艦的具體位置，聽到(dào)兩位科學家的彙報(bào)後他(tā)眼前一亮(liàng)，既然你(nǐ)們能(néng)夠發現(xiàn)衛星在哪裏，如果把問題反過來(lái)，衛星就能(néng)發現(xiàn)你(nǐ)們在哪裏，海軍軍艦定位的問題有思路了(le)！
GPS系統就按這(zhè)種思路啓動了(le)，方案中需要解決的第一個問題就是：衛星該采用(yòng)低(dī)、中、高(gāo)哪種軌道(dào)？如果采用(yòng)低(dī)軌道(dào)的話(huà)，發射成本比較低(dī)，精度比較高(gāo)，但(dàn)若覆蓋全球的話(huà)則需要200顆衛星，這(zhè)樣浩大(dà)工(gōng)程實在是負擔不起。
如果采用(yòng)高(gāo)軌道(dào)，理(lǐ)論上(shàng)三顆衛星就能(néng)覆蓋全球，但(dàn)除了(le)高(gāo)軌道(dào)衛星的發射難度大(dà)之外(wài)，更主要的是定位精度會(huì)很(hěn)低(dī)，原因有兩個：一是軌道(dào)太高(gāo)會(huì)導緻測量誤差大(dà)，二是靜止軌道(dào)與地面物體的相對(duì)速度很(hěn)小(xiǎo)，不利于使用(yòng)多普勒頻移的解算(suàn)方法。
中軌道(dào)是比較折衷的方案，覆蓋全球隻需要24-36顆衛星，由于軌道(dào)是運動的，即使地面的物體不動，但(dàn)相對(duì)衛星的速度也(yě)很(hěn)大(dà)，這(zhè)就可以充分利用(yòng)多普勒頻移方法了(le)。
基于以上(shàng)綜合考慮，美(měi)國選擇了(le)24顆衛星的中軌道(dào)星座，1978年發射了(le)第一顆，全系統在1995年投入運行，現(xiàn)有衛星30顆，分爲軍用(yòng)和(hé)民用(yòng)兩種定位模式，其中民用(yòng)方式向全球開(kāi)放(fàng)。
2、美(měi)國是不是活雷鋒？
GPS是個好(hǎo)東西，對(duì)人們生活品質的提升相當大(dà)，例如汽車和(hé)手機導航就非常重要，人們告别了(le)在紙(zhǐ)制地圖上(shàng)找路的曆史。GPS對(duì)于探險航海就更重要了(le)，關鍵時(shí)刻可以救命。這(zhè)麽好(hǎo)的東西，美(měi)國又投入了(le)巨資，居然向全世界免費，難道(dào)美(měi)國政府是活雷鋒？
其實即使GPS不免費那也(yě)收不上(shàng)來(lái)錢(qián)，爲啥這(zhè)樣說呢(ne)？因爲GPS是單向通信體制，這(zhè)跟廣播電視(shì)塔類似。廣播電視(shì)塔大(dà)家都知(zhī)道(dào)，它隻管發射信号，到(dào)底有1個收 音(yīn)機聽還是1萬個收音(yīn)機聽，廣播電視(shì)塔是不知(zhī)道(dào)的，GPS系統也(yě)是如此，30顆衛星隻管不停地向地面發信号，具體是誰在接收并使用(yòng)這(zhè)些(xiē)信号，它是根本不知(zhī) 情的，既然不知(zhī)情，那還怎樣收錢(qián)？
通過售賣高(gāo)價解碼芯片來(lái)收錢(qián)行不行？答(dá)案是不行，因爲GPS采用(yòng)的是隻發不收的單向通信機制，這(zhè)對(duì)加密傳輸來(lái)說是先天的障礙，即使搞了(le)加密，沒幾天就會(huì)被破解了(le)，尤其是民碼還要求簡單易用(yòng)，接收設備要求成本低(dī)廉，這(zhè)對(duì)加密來(lái)說就更加困難了(le)。
如果GPS免費，則一定會(huì)在全球形成巨大(dà)的市場，依托這(zhè)套系統會(huì)産生新的國際性産業，同時(shí)會(huì)形成一股強大(dà)的國家軟實力，所以說GPS免費是符合美(měi)國國家利益的。
GPS 免費對(duì)全世界的民生來(lái)說是個福利，但(dàn)在軍事(shì)方面卻是個挑戰，美(měi)國敵對(duì)國家的軍機戰艦上(shàng)當然也(yě)可以安裝，美(měi)國人也(yě)禁止不了(le)，這(zhè)對(duì)美(měi)國是不是一個威脅呢(ne)？其實 GPS開(kāi)放(fàng)的隻是民碼，精度比美(měi)國軍方使用(yòng)的軍碼差了(le)十倍，先天就挫了(le)一大(dà)截。更重要的是，萬一跟美(měi)國打起了(le)仗，人家把GPS民碼給你(nǐ)一停，你(nǐ)已經很(hěn)依賴 GPS了(le)，甚至連指南針都丢了(le)，這(zhè)可就抓瞎了(le)。如果美(měi)國不給你(nǐ)停GPS，而是發個欺騙碼，瞄準美(měi)國的導彈就可能(néng)飛(fēi)到(dào)自(zì)己的陣地上(shàng)，這(zhè)更加可怕。
所以說，他(tā)國的軍備絕不能(néng)使用(yòng)美(měi)國的GPS，一旦形成依賴就會(huì)像吸毒者一樣無法自(zì)拔，必須要發展本國的定位導航系統。當然，發展本國的定位導航系統也(yě)隻是少 數大(dà)國的權利，至于泰國墨西哥(gē)等小(xiǎo)國家其實是不必操這(zhè)個心的，因爲全球定位導航系統實在是太浩大(dà)，綜合國力微弱的小(xiǎo)國家們根本就造不起，還是老(lǎo)老(lǎo)實實地繼 續用(yòng)GPS吧，這(zhè)倒也(yě)省心。
3、北鬥一代的由來(lái)
中國是個有抱負的大(dà)國，在定位導航衛星這(zhè)事(shì)上(shàng)可不能(néng)圖省心，實際上(shàng)從(cóng)上(shàng)個 世紀70年代就已經開(kāi)始鬧心了(le)，七五規劃中提出了(le)“新四星”計(jì)劃，随後提出過單星、雙星、三星、三到(dào)五顆星的區(qū)域性系統方案，以及多星的全球系統設想。研究、論證、再研究、再論證……從(cóng)來(lái)就沒有停止過。
80年代初期，以“兩彈一星”元勳成芳允院士爲首的專家團體提出了(le)雙星定位方案，這(zhè)是當 時(shí)公認的最優方案，但(dàn)因經濟條件等種種原因又擱置了(le)十年。1991年是個重大(dà)轉折點，海灣戰争把中國人打醒了(le)，美(měi)國的GPS在作(zuò)戰中的應用(yòng)非常成功，決策 層深刻意識到(dào)以後打仗沒這(zhè)東西是真的不行，被擱置十年的雙星定位方案于是馬上(shàng)啓動。
爲啥不像美(měi)國那樣搞30顆衛星的系統呢(ne)？當時(shí)的國情是 又沒經驗又沒錢(qián)，剛起步可得悠着點，從(cóng)小(xiǎo)打小(xiǎo)鬧開(kāi)始吧，上(shàng)來(lái)就玩(wán)大(dà)的容易搞砸鍋。一定會(huì)有網友問，在空(kōng)間中三個坐(zuò)标才能(néng)定位，兩顆衛星不夠用(yòng)啊？這(zhè)是個好(hǎo) 問題，雙星定位方案中有個高(gāo)度儀，用(yòng)戶需要自(zì)測高(gāo)程，并将結果作(zuò)爲第三個坐(zuò)标，這(zhè)就好(hǎo)比是在地球中心裝了(le)一個虛拟的衛星，這(zhè)就實現(xiàn)了(le)三星定位。那爲什(shén)麽不 幹脆發射三顆衛星呢(ne)？原因很(hěn)簡單，高(gāo)度儀很(hěn)便宜，這(zhè)個方案更省錢(qián)。
隻有兩顆星，當然不能(néng)像美(měi)國GPS那樣搞中軌道(dào)的，軌道(dào)低(dī)了(le)覆蓋面就小(xiǎo)，兩顆中軌道(dào)衛星多數時(shí)間會(huì)在中國上(shàng)空(kōng)以外(wài)的地方飛(fēi)行，那中國大(dà)陸還咋用(yòng)呢(ne)？因此隻能(néng)搞高(gāo)軌道(dào)的，而且還得是靜止的，這(zhè)樣才能(néng)妥妥地停在中國大(dà)陸的上(shàng)空(kōng)。
靜止高(gāo)軌道(dào)是雙星定位的必須選擇，從(cóng)技術上(shàng)講這(zhè)毫無疑問是正确的，但(dàn)卻埋下(xià)了(le)性能(néng)不強的隐患，這(zhè)就是要談的下(xià)一個問題，北鬥一代被诟病。
4、北鬥一代被诟病
MH370 失聯後出現(xiàn)了(le)很(hěn)多科普，令公衆熟悉了(le)多普勒效應這(zhè)個名詞，那多普勒效應對(duì)衛星來(lái)說到(dào)底是好(hǎo)事(shì)還是壞事(shì)呢(ne)？這(zhè)要看(kàn)是哪一種衛星，多普勒效應對(duì)導航定位衛星來(lái) 說是好(hǎo)事(shì)，因爲衛星相對(duì)地面物體被測物體的相對(duì)速度越大(dà)，多普勒效應越明(míng)顯，定位就會(huì)更加準确，這(zhè)甚至是定位導航衛星的核心原理(lǐ)基礎。
但(dàn)是，多普勒效應對(duì)通信衛星來(lái)說就是壞事(shì)了(le)，因爲頻率偏移會(huì)導緻通信失敗，必須得做修正。例如位于印度洋上(shàng)空(kōng)的亞太國際通信衛星就是相對(duì)地面固定的，失聯的 MH370在最後階段發出的7次探尋信号被這(zhè)顆衛星測出了(le)頻率偏移，這(zhè)本來(lái)是要被修正掉的數據，沒想到(dào)這(zhè)卻成了(le)推測飛(fēi)機航迹的唯一證據。用(yòng)一句話(huà)總結就 是：用(yòng)通信衛星幹了(le)定位衛星的活，把本來(lái)是壞事(shì)的多普勒效應變成了(le)好(hǎo)事(shì)。
既然中國的這(zhè)兩顆衛星是靜止軌道(dào)的，自(zì)然可以與國際通信衛星一樣完成通信任務，于是既能(néng)定位又能(néng)通信就被設計(jì)成爲了(le)北鬥一代的技術特點，而GPS等其它定位導航系統都是不支持通信功能(néng)的。
美(měi)國GPS不具備北鬥這(zhè)樣的通信功能(néng)，這(zhè)真不能(néng)說人家技術落後，因爲人家的衛星系統是各司其職的，定位衛星和(hé)通信衛星兩套系統的性能(néng)都很(hěn)優異。而中國北鬥一代是身兼兩職，聽起來(lái)功能(néng)更加全面，其實是中國把定位衛星打到(dào)了(le)通信衛星的軌道(dào)上(shàng)，自(zì)然能(néng)收獲了(le)通信這(zhè)個副業。
畢竟定位才是北鬥一代的主業，大(dà)部分的信道(dào)資源都必須讓給定位數據的傳送，所以留給通信的信道(dào)資源就很(hěn)少，它無法完成實時(shí)的話(huà)音(yīn)通信，隻能(néng)完成短信功能(néng)。
由于這(zhè)兩顆星的軌道(dào)很(hěn)高(gāo)，導緻了(le)地面被測物體與衛星的相對(duì)速度很(hěn)低(dī)，于是多普勒效應就不明(míng)顯，其定位精度自(zì)然遠遠比不過GPS。因此雖然官方宣傳的北鬥一代 既能(néng)通信又能(néng)定位是獨特優勢，其實是通信功能(néng)比國際海事(shì)衛星差得多，定位功能(néng)比GPS衛星差得多，通信和(hé)定位雖說啥都能(néng)幹，但(dàn)啥性能(néng)都不行。
平心而論，北鬥一代已經達到(dào)了(le)設計(jì)指标，工(gōng)程是非常成功的，畢竟就隻有兩顆星嘛，咋能(néng)跟幾十顆的海事(shì)通信衛星和(hé)GPS衛星相比呢(ne)，好(hǎo)比是你(nǐ)花(huā)了(le)800塊買了(le)部雙卡雙待的山寨機，罵它不如蘋果手機好(hǎo)，這(zhè)其實并不公平。
不妨做個假設，假如沒有國際海事(shì)衛星和(hé)GPS衛星的話(huà)，那既能(néng)定位又能(néng)通信的北鬥一代就是光芒四射的，但(dàn)問題是北鬥一代問世時(shí)，這(zhè)兩種衛星系統已經相當成熟 了(le)，在它們的對(duì)比之下(xià)，北鬥一代簡直就是一坨翔，而且是國家花(huā)了(le)大(dà)價錢(qián)造出的一坨翔，當然是各種被罵，研發人員們灰頭土臉不敢吭氣。
5、與伽利略計(jì)劃的姻緣
北鬥一代的使用(yòng)體驗比較差，那該咋往下(xià)走呢(ne)？這(zhè)時(shí)中國看(kàn)上(shàng)了(le)歐洲的伽利略計(jì)劃，這(zhè)是歐洲國家聯合搞的全球定位導航衛星系統計(jì)劃，因爲這(zhè)個項目實在是太燒錢(qián)，歐洲單個國家誰都搞不起，但(dàn)又不能(néng)不搞，雖然歐洲國家跟美(měi)國關系很(hěn)好(hǎo)，但(dàn)也(yě)不能(néng)把國家安全都系在美(měi)國政府身上(shàng)。
歐洲有技術但(dàn)缺錢(qián)，于是他(tā)們瞄上(shàng)了(le)土豪中國，中國正因爲北鬥一代不給力而發愁呢(ne)，自(zì)然是一拍(pāi)即合，據報(bào)道(dào)稱中國加入了(le)伽利略技術，并且很(hěn)大(dà)方的拍(pāi)了(le)兩個億的 入夥費。但(dàn)中國越來(lái)越覺得不對(duì)勁，歐洲居然把日本和(hé)印度也(yě)拉入夥了(le)，他(tā)們出的錢(qián)少但(dàn)權利不少，這(zhè)不是把中國當作(zuò)冤大(dà)頭了(le)嗎？多出點錢(qián)倒不是問題，關鍵在于 這(zhè)兩個國家本來(lái)是我們在軍事(shì)上(shàng)要防備的，難道(dào)要跟他(tā)們在國防方面使用(yòng)相同的系統？中國發現(xiàn)苗頭不對(duì)，下(xià)定決心後就咔嚓地退出了(le)，退出後自(zì)己單幹，開(kāi)始發展 北鬥二代。
北鬥二代計(jì)劃在2020年前發射35顆衛星，形成全球性的定位導航系統，比GPS還多5顆。多出的這(zhè)5顆是在赤道(dào)上(shàng)空(kōng)的靜止高(gāo)軌道(dào)衛星，主要是完成短信任務的，其它30顆跟美(měi)國GPS的30顆一樣，都是中軌道(dào)的運動衛星。
北鬥二代的規模與GPS相當，申請(qǐng)的軌道(dào)和(hé)頻率與歐洲伽利略比較一緻，這(zhè)就不可避免地遇到(dào)了(le)衛星軌道(dào)和(hé)頻率争奪的問題。衛星軌道(dào)和(hé)空(kōng)間頻率是人類共有的資源，那該如何分配呢(ne)？國際規則是既不按國家來(lái)分，也(yě)不按人口來(lái)分，而是誰先占了(le)算(suàn)誰的。
先占先得的原則是西方發達國家制定的，他(tā)們認爲這(zhè)是各國都有同樣機會(huì)的公平原則，理(lǐ)由是：你(nǐ)有本事(shì)你(nǐ)也(yě)打衛星啊，我又沒攔着你(nǐ)，你(nǐ)不打是你(nǐ)自(zì)己的事(shì)，如果你(nǐ) 永遠不打，難道(dào)說軌道(dào)和(hé)頻率還要永遠給你(nǐ)留着？這(zhè)聽起來(lái)也(yě)有道(dào)理(lǐ)，更關鍵的是，即使你(nǐ)覺得沒道(dào)理(lǐ)，你(nǐ)也(yě)沒能(néng)力阻止發達國家占軌道(dào)和(hé)頻率。
2005年伽利略計(jì)劃的第一顆衛星上(shàng)天了(le)，但(dàn)并沒有開(kāi)通，隻是占了(le)軌道(dào)但(dàn)沒占頻率，爲啥沒開(kāi)通呢(ne)？原因是沒錢(qián)，開(kāi)通需要花(huā)錢(qián)的，歐洲手頭有點緊。中國北鬥二代的第一顆星也(yě)随後上(shàng)天了(le)，而且上(shàng)去就開(kāi)通了(le)，這(zhè)下(xià)就把軌道(dào)和(hé)頻率都占上(shàng)了(le)，這(zhè)爲啥呢(ne)？這(zhè)是因爲中國政府不差錢(qián)。
歐洲伽利略那邊慢悠悠地搗鼓，而中國這(zhè)邊的北鬥一個接一個地不停打衛星，後來(lái)還搞起了(le)一箭雙星，而伽利略計(jì)劃和(hé)北鬥二代有些(xiē)頻率是重合的，雙方都在國際電信 聯盟組織備案了(le)，誰先占上(shàng)就算(suàn)誰的，中國的快(kuài)節奏把歐洲搞急眼了(le)，通過美(měi)國給中國施壓，要求中國放(fàng)慢腳步等等歐洲人民。
以前歐美(měi)國家憑借技術和(hé)經濟優勢搶占資源，中國技術和(hé)經濟不給力隻能(néng)吃啞巴虧，你(nǐ)們從(cóng)來(lái)就沒謙讓過，現(xiàn)在憑什(shén)麽要我謙讓？中國不理(lǐ)會(huì)歐美(měi)的抗議(yì)，按既定的節奏繼續打衛星。
6、亞太地區(qū)組網
雖然現(xiàn)在還沒有把35顆衛星打全，但(dàn)亞太地區(qū)的北鬥二代定位導航網絡已經建起來(lái)了(le)，并已投入了(le)使用(yòng)。GPS和(hé)北鬥的中軌道(dào)運動衛星都是30顆，它們各在太空(kōng) 上(shàng)織就了(le)一張網，GPS網眼最密處是在美(měi)國上(shàng)空(kōng)，北鬥二代網眼最密處在中國上(shàng)空(kōng)，爲本土提供服務是第一要務，這(zhè)個道(dào)理(lǐ)當然很(hěn)好(hǎo)理(lǐ)解。加拿大(dà)和(hé)墨西哥(gē)當然會(huì) 選擇GPS，而對(duì)于亞太國家來(lái)說，北鬥卻比GPS更有優勢。
亞太國家認識到(dào)了(le)北鬥的覆蓋優勢，中國政府也(yě)積極推動北鬥二代在亞太地區(qū)的應用(yòng)，于是泰國、馬來(lái)西亞、文(wén)萊、印度尼西亞、柬埔寨、老(lǎo)撾等國家派出了(le)19名專家，于2014年7月來(lái)到(dào)中國考察北鬥二代，研究讨論合作(zuò)的事(shì)項。
第 一站(zhàn)去的是武漢光谷北鬥集團，參觀了(le)中國最大(dà)的遙感衛星地面接收站(zhàn)，第二站(zhàn)去的是黃石，參觀了(le)建設中的中國-東盟北鬥示範城(chéng)，第三站(zhàn)參觀了(le)北鬥地球空(kōng)間産 業國際學院，第四站(zhàn)是參加“2014北鬥技術與應用(yòng)國際培訓班”，在兩院院士李德仁領銜的武漢大(dà)學測繪遙感國家生點實驗室裏連續學習了(le)半個月。
行程安排是很(hěn)講究的，先帶他(tā)們參觀，行程非常密集不容你(nǐ)思想懈怠，一處更比一處高(gāo)端大(dà)氣上(shàng)檔次的北鬥産業園區(qū)，令他(tā)們的眼睛瞪得越來(lái)越大(dà)，在内心受到(dào)了(le)震撼後，再由國際知(zhī)名科學家李德仁院士親自(zì)授課，解答(dá)你(nǐ)國使用(yòng)北鬥的所有疑問，順便收獲了(le)這(zhè)些(xiē)東盟專家的膝蓋。
泰國專家表示，有些(xiē)GPS衛星的信号泰國收不到(dào)，而北鬥所有的衛星信号都能(néng)接收到(dào)，當然要參加北鬥的“天眼”計(jì)劃，而且泰國現(xiàn)在已建成了(le)首批CORS（連續運行衛星定位服務綜合系統）。馬來(lái)西亞緊随其後，将成爲北鬥“天眼”的下(xià)一個落戶的國家。
7、在漁業的應用(yòng)
北鬥的首次成功應用(yòng)是2008年5月12日的汶川地震，甭看(kàn)我們平時(shí)的通信非常方便，電話(huà)、短信、互聯網等手段很(hěn)多，但(dàn)其實都是高(gāo)度依賴光纖和(hé)基站(zhàn)的，當這(zhè) 些(xiē)基礎設施遭到(dào)大(dà)面積損壞時(shí)，你(nǐ)會(huì)發現(xiàn)QQ、微信、微博、短信…..所有平時(shí)很(hěn)方便的通信手段全都完蛋了(le)，除了(le)靠吼之外(wài)簡直就沒有一點辦法。
那時(shí)候北鬥還是一代系統，雖然因爲性能(néng)指标比不過GPS和(hé)海事(shì)衛星而被罵出了(le)翔，但(dàn)北鬥一代在地震時(shí)卻發揮出了(le)不受地面影響的優勢，它的定位和(hé)短信能(néng)力充分 發揮了(le)作(zuò)用(yòng)，成爲了(le)救援指揮部隊和(hé)前線救援人員最得力的通信助手，最大(dà)限度地保證了(le)“72小(xiǎo)時(shí)黃金(jīn)搶救時(shí)間”的有效利用(yòng)，彰顯了(le)北鬥服務民生的技術優勢。
遠洋漁業是個充滿危險的行當，遇到(dào)風(fēng)險時(shí)能(néng)得到(dào)及時(shí)得到(dào)救助非常重要，再節省的漁民都會(huì)備齊兩樣電子設備，一是GPS二是海事(shì)衛星電話(huà)，以便遇到(dào)風(fēng)險時(shí)能(néng)及時(shí)求助。
遇到(dào)風(fēng)險需要求救，首先要用(yòng)GPS定好(hǎo)位，然後用(yòng)海事(shì)衛星電話(huà)通知(zhī)岸上(shàng)的救援隊，告訴他(tā)們我遇險的GPS坐(zuò)标，以便他(tā)們來(lái)救我。當然也(yě)有用(yòng)電台的，但(dàn)電台的 可靠性不如海事(shì)衛星電話(huà)，生死攸關時(shí)通不上(shàng)可就抓瞎了(le)。但(dàn)是，養一部海事(shì)衛星電話(huà)是很(hěn)貴的，但(dàn)爲了(le)關鍵時(shí)刻救命又不敢不養，很(hěn)多漁民對(duì)此很(hěn)糾結。
北鬥二代在亞太地區(qū)布網後，漁民有了(le)一個新選擇，那就是裝北鬥衛星船(chuán)載終端，北鬥的雙向短信功能(néng)在漁船(chuán)救險方面得到(dào)了(le)完美(měi)應用(yòng)，遇到(dào)險情後一鍵求救，終端會(huì)自(zì)動把附帶着定位信息的求救短信通過衛星發給岸上(shàng)的救援隊，實現(xiàn)了(le)GPS+海事(shì)衛星電話(huà)的功能(néng)，而且更加方便。
那這(zhè)個終端貴嗎？政府大(dà)力推廣，将之列爲安全機械設備，享受農(nóng)機補貼政策，政府額外(wài)拿出了(le)1個億，免費爲遼甯、山東、浙江、海南的1萬艘漁船(chuán)安裝的北鬥終端，後續再安裝的直接補貼九成，漁民隻需要象征性的出一成的錢(qián)就可以安裝。
海事(shì)衛星電話(huà)很(hěn)貴，那北鬥衛星短信貴不貴呢(ne)？答(dá)案是一條三毛！這(zhè)是有史以來(lái)最便宜的衛星短信了(le)，爲啥這(zhè)麽便宜，有政府補貼呗，其實根本就沒考慮成本，收費是象征性的。本來(lái)有專家建議(yì)免費，但(dàn)怕漁民們沒事(shì)就發段子，過于浪費衛星信道(dào)資源，幹脆就定一條三毛吧。
北鬥衛星的短信功能(néng)非常受歡迎，根據浙江省2011年的統計(jì)，浙江漁民利用(yòng)北鬥衛星發短信1300萬條，其中船(chuán)與船(chuán)互通604萬條，船(chuán)與手機互通696萬條。
漁業省份在岸上(shàng)大(dà)建基于北鬥二代的漁業信息服務基礎設施，通過衛星給漁船(chuán)發送實時(shí)的天氣、海浪、赤潮、魚汛消息，甚至還有當日漁市價格，幫助漁民決定捕撈哪種魚，漁民在海上(shàng)就可以把漁獲信息傳到(dào)岸上(shàng)，提前聯系好(hǎo)了(le)賣家。
8、“兩客一危”與地基增強系統
“兩客一危”指的是從(cóng)事(shì)道(dào)路班線客運、旅行包車、危險貨物運輸車，這(zhè)些(xiē)都必須安裝電子定位裝置，并将運行信息及時(shí)接入到(dào)全國的聯網聯控系統中。在交通管理(lǐ)部門(mén)的監控大(dà)屏幕上(shàng)，車輛的運動狀态一目了(le)然，超速闖禁行等違規駕駛行爲會(huì)自(zì)動報(bào)警，這(zhè)是一項保護人民生命安全的法規。
“兩客一危”的範圍還在擴展，警車、公務車、校車也(yě)正在被納入到(dào)衛星定位監控系統之中，不僅僅是爲了(le)行車安全，還要監控公車私用(yòng)，車輛行駛路線清清楚楚，數據妥妥地存在數據庫裏，由不得司機遮掩狡辯。
這(zhè)種對(duì)特種車輛的衛星監控，以前要求使用(yòng)GPS，現(xiàn)在被政府明(míng)令要求必須使用(yòng)北鬥二代。有些(xiē)人爲此質疑過政府，以前基于GPS的系統本來(lái)就能(néng)完成任務，現(xiàn)在爲了(le)推廣國産北鬥就來(lái)硬的，這(zhè)不是勞民傷财嗎？
這(zhè)真不是功民傷财，而是有着長遠規劃的必要措施。中國正在籌劃搞北鬥二代的地基增強系統，在路燈杆、信号塔等地方架設北鬥設備，形成北鬥的地基增強系統，與天基的衛星相互配合，可達到(dào)米級以下(xià)的實時(shí)定位精度。
北鬥二代的天基系統和(hé)地基系統一旦成功結合，那大(dà)貨車就再也(yě)不敢長期占用(yòng)超車道(dào)了(le)，而以前的GPS定位精度是10米，是無法區(qū)分車道(dào)的。給孩子戴的定位手表會(huì)更加精準和(hé)靈敏，定位信息不再是“在某地附近”，而是精确到(dào)孩子站(zhàn)在哪塊地闆磚上(shàng)。
地基增強系統是要與天基系統密切配合的，如果把這(zhè)個遍及全國的國字号系統搭建在美(měi)國GPS的基礎之上(shàng)，那萬一人家收費了(le)呢(ne)？或者把底層數據屏蔽了(le)，那我們就被會(huì)卡了(le)脖子。我們已經有了(le)完全自(zì)主産權的北鬥二代，自(zì)家的地基增強系統當然要跟自(zì)家的北鬥二代配對(duì)。
9、形變監測與自(zì)動駕考
北鬥二代的用(yòng)途非常非常多，據統計(jì)有200多項，例如有一項就是形變監測，專門(mén)對(duì)水(shuǐ)壩、大(dà)橋、高(gāo)速公路等巨大(dà)建設物的沉降和(hé)變形做測量。網友們一定會(huì)疑問，北鬥與GPS的精度都是10米，咋能(néng)搞如此細緻的活計(jì)呢(ne)？這(zhè)源于差分算(suàn)法技術。
任何測量都是會(huì)有誤差的，而把多次測量後的結果統計(jì)平均，就會(huì)有效地減少誤差。衛星定位的差分算(suàn)法也(yě)是這(zhè)個道(dào)理(lǐ)，一次定位的精度是10米，但(dàn)把成千上(shàng)萬次的定位數據進行合并處理(lǐ)，就有可能(néng)得到(dào)更加精準的結果，甚至精确到(dào)毫米以下(xià)。
很(hěn)顯然，測量的次數越多和(hé)時(shí)間越長則精度就越高(gāo)，而建築物的沉降和(hé)變形是緩慢的，正好(hǎo)可以利用(yòng)這(zhè)些(xiē)特點來(lái)進行高(gāo)精度測量。把北鬥設備固定在建築特上(shàng)面，令它 自(zì)動地接收定位信息，攢足了(le)一個月的海量定位數據後進行差分計(jì)算(suàn)，精度在毫米以下(xià)的定位數據就算(suàn)出來(lái)了(le)，這(zhè)比人工(gōng)測量方便和(hé)準确的多。
很(hěn)多偏遠監測點是沒有手機信号的，基于GPS的形變監測必須得人工(gōng)采集，而使用(yòng)北鬥進行形變監測還有個好(hǎo)處就是數據可以直接通過北鬥短信功能(néng)傳回基地，給它安個太陽能(néng)闆就齊活了(le)，定位、差分解算(suàn)、數據回傳全部自(zì)動化。
在地面設施的配合下(xià)，北鬥的實時(shí)定位精度已經遠遠高(gāo)于GPS，現(xiàn)在已經達到(dào)了(le)80公裏/小(xiǎo)時(shí)情況下(xià)2厘米的精度，這(zhè)就給另一種業務提供了(le)技術手段，那就是基于北鬥二代系統的無考官駕考。
現(xiàn)在的倒車入庫等駕考項目已經有電子監控了(le)，壓線就會(huì)報(bào)警，但(dàn)路考還得有考官。以後的全部駕駛課目考試可能(néng)被北鬥系統全面取代，在考試車上(shàng)安裝北鬥接收機，無論是倒庫還是路考，系統都會(huì)精确實時(shí)記錄車輛軌迹，并自(zì)動評分，會(huì)比考官更嚴格和(hé)公正。
10、北鬥二代的政府推廣
北鬥二代是國字号工(gōng)程，政府當然會(huì)推廣，但(dàn)推廣的路子跟以前很(hěn)不一樣了(le)。大(dà)約七八年前吧，手機上(shàng)有了(le)Wi-Fi功能(néng)，而中國政府覺得這(zhè)個技術标準不好(hǎo)，于是 推出了(le)國家自(zì)主知(zhī)識産權的WAPI标準，試圖以此取代Wi-Fi。其實并不是隻有中國這(zhè)麽幹，韓國也(yě)推出了(le)自(zì)己的技術标準并抵制Wi-Fi。
Wi- Fi技術簡潔便于推廣，這(zhè)也(yě)是它風(fēng)靡全球的重要原因，但(dàn)它也(yě)有死穴，那就是單向的安全機制并不可靠。前陣子3.15晚會(huì)上(shàng)有帶眼罩的網絡安全人員現(xiàn)場表演 了(le)劫持觀衆手機信息，媒體也(yě)經常刊登手機用(yòng)戶接入免費Wi-Fi導緻損失的報(bào)道(dào)，這(zhè)都是Wi-Fi先天技術缺陷所緻。
中國的WAPI标準 是雙向安全認證的，的确比Wi-Fi更安全，政府爲了(le)推廣它而把行貨手機的Wi-Fi功能(néng)閹割了(le)，想要Wi-Fi功能(néng)的話(huà)隻能(néng)買水(shuǐ)貨手機。此舉引來(lái)很(hěn)多人 的不滿，但(dàn)最終也(yě)沒擋着Wi-Fi的流行，後來(lái)就低(dī)調放(fàng)開(kāi)了(le)，行貨手機上(shàng)也(yě)有了(le)Wi-Fi，而WAPI并沒有推廣開(kāi)，現(xiàn)在隻是在軍隊等有保密要求的場所使 用(yòng)。韓國政府抵制Wi-Fi的行動也(yě)同樣地失敗了(le)。
中國政府在推廣北鬥二代方面顯然有了(le)新的思路，不再用(yòng)行政力量去限制其競争技術了(le)，而 是采用(yòng)免費或補助的方式來(lái)利誘，事(shì)實證明(míng)這(zhè)招更加有效。例如漁船(chuán)安裝北鬥設備，政府并不禁止漁民繼續使用(yòng)GPS和(hé)海事(shì)衛星電話(huà)，而在給北鬥設備提供大(dà)量補 助，衛星短信也(yě)隻是象征性地收費，明(míng)顯北鬥方案更劃算(suàn)，漁民當然會(huì)裝北鬥而棄用(yòng)GPS和(hé)海事(shì)衛星電話(huà)。
北鬥二代有200多項應用(yòng)，需要全 社會(huì)的高(gāo)科技企業去研究開(kāi)發，不斷提供更好(hǎo)的北鬥産品，這(zhè)樣才能(néng)把北鬥産業做大(dà)做強。中國已經有了(le)不少搞定位導航的高(gāo)科技企業，它們大(dà)多是搞GPS起家 的，政府的科技部門(mén)請(qǐng)這(zhè)些(xiē)老(lǎo)總來(lái)開(kāi)會(huì)，領導講話(huà)言簡意赅：歡迎各位繼續搞GPS的研究開(kāi)發，政府絕不會(huì)限制和(hé)幹擾，但(dàn)如果搞北鬥二代項目的話(huà)，會(huì)享受高(gāo)科 技企業的免稅政策，還會(huì)從(cóng)某處得到(dào)支持資金(jīn)。
北鬥二代的技術體制與GPS差不多，由GPS轉向北鬥并不難，政府劃下(xià)道(dào)了(le)，企業老(lǎo)總都是人 精，紛紛表态要改道(dào)搞北鬥項目，政府的錢(qián)不拿白(bái)不拿。被請(qǐng)來(lái)開(kāi)會(huì)的還有高(gāo)校教授，領導又說了(le)，政府有一筆(bǐ)北鬥科研的經費，歡迎教授們來(lái)立項，教授們也(yě)紛紛 表示要申請(qǐng)北鬥科研項目，誰忒麽還傻乎乎地繼續研究GPS啊，美(měi)國政府又不給錢(qián)。
領導又說了(le)，企業有資金(jīn)設備的優勢，高(gāo)校有人材技術的優 勢，不如強強聯手，把教授帶的研究生放(fàng)在企業去做北鬥科研，由企業出場地出設備出資金(jīn)，研究生搞出的成果除了(le)供他(tā)們畢業拿學位，還可作(zuò)爲該企業的技術創 新。企業老(lǎo)總和(hé)高(gāo)校教授都覺得這(zhè)個主意不錯，于是在政府牽線下(xià)紛紛結起了(le)對(duì)子，領導管這(zhè)個叫作(zuò)北鬥産業推廣聯盟。
政府推廣新産業的路子變了(le)，不再像推WAPI那樣強行閹割Wi-Fi了(le)，而是使用(yòng)了(le)利益杠杆，企業老(lǎo)總和(hé)高(gāo)校教授都得了(le)利，政府出面組建了(le)産業聯盟也(yě)是政績，三方都很(hěn)高(gāo)興。
11、國際電信聯盟
标準規範是電信業的第一要務，國際電信聯盟就是負責制定國際電信規則和(hé)标準的國際組織，在信息化時(shí)代它的的地位越來(lái)越重要。國際電信聯盟正在制定5G的關鍵 技術、頻率範圍和(hé)技術标準，這(zhè)是一件影響到(dào)全球電信業發展的大(dà)事(shì)。除此之外(wài)，它還接收各國的衛星軌道(dào)和(hé)頻率的申請(qǐng)，并進行備案和(hé)審批，這(zhè)個國際組織具有非 常重大(dà)的影響力。
20多年前中國政府選拔了(le)一名優秀的通信專業人士到(dào)國際電信聯盟工(gōng)作(zuò)，他(tā)數十年如一日地勤懇工(gōng)作(zuò)，業績斐然受人尊重，并一直幹到(dào)了(le)副秘書長的職位，并在新一屆選舉中成功地當選了(le)秘書長，他(tā)就是下(xià)圖中間的趙厚麟。
趙 厚麟2015年1月1日正式上(shàng)任國際電信聯盟秘書長，1月26日就被李克強接見了(le)，公開(kāi)報(bào)道(dào)的都是官樣套話(huà)，什(shén)麽國際電信聯盟會(huì)支持中國的信息化發展啥 的，但(dàn)李總理(lǐ)會(huì)見他(tā)肯定不是爲了(le)說幾句客套話(huà)，想必是有事(shì)要交代，據我猜測最有可能(néng)的是要求趙厚麟在兩件事(shì)上(shàng)大(dà)力支持中國，一是5G二是北鬥。
趙厚麟雖然是中國人，但(dàn)他(tā)所在的組織是爲全世界服務的，在國際電信聯盟官方網站(zhàn)的領導人介紹中，他(tā)們的履曆沒有國籍這(zhè)一項，有的隻是出生地，趙的出生地是江蘇。
有個江蘇人在統管衛星軌道(dào)和(hé)頻率的國際組織當一把手，即使我們不走後門(mén)不要特權，起碼也(yě)不會(huì)像以前那樣吃啞巴虧了(le)，這(zhè)當然是一件好(hǎo)事(shì)。中國政府對(duì)北鬥二代的 決心很(hěn)大(dà)，搞這(zhè)種國字号工(gōng)程的财力很(hěn)足，對(duì)内的推廣政策很(hěn)有成效，對(duì)外(wài)積極談合作(zuò)已有成果，還有國際電信聯盟的支持，占盡了(le)天時(shí)地利人和(hé)，預計(jì)5000億 的新産業正在浮出水(shuǐ)面，北鬥二代的前景非常樂觀。
