如今，定位導(dǎo)航對(duì)很多人而言是是居家旅行必備良品?？墒钦f(shuō)起定位導(dǎo)航，大家還是首先想到GPS，美國(guó)的GPS由于資歷老、名氣大，甚至成了導(dǎo)航定位的代名詞，幾乎處于壟斷地位。但是現(xiàn)在，這張壟斷幾十年的“大網(wǎng)”終于要被中國(guó)打破了！那就是我國(guó)自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。
在上周剛剛結(jié)束的第八屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)上，我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)再次成為矚目的焦點(diǎn)。據(jù)透露，目前有15顆北斗衛(wèi)星在軌穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)完成了對(duì)亞太區(qū)域的服務(wù)覆蓋。5顆新一代北斗衛(wèi)星已經(jīng)完成在軌調(diào)試，即將入網(wǎng)工作。這意味著，從今年下半年開(kāi)始，我國(guó)北斗衛(wèi)星將正式開(kāi)始全球組網(wǎng)，拉開(kāi)北斗系統(tǒng)面向全球服務(wù)的帷幕。預(yù)計(jì)到2020年，最終形成全球服務(wù)能力。
那么，中國(guó)的“北斗”未來(lái)能否順利進(jìn)入歐美國(guó)家的市場(chǎng)？“北斗”在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中會(huì)排在第幾位？想了解這些問(wèn)題，不妨來(lái)看一段演講視頻。演講者名叫徐穎，1983年生，導(dǎo)航系統(tǒng)科學(xué)家，從事北斗相關(guān)研究工作十余年，中科院光電研究院建院以來(lái)最年輕的研究員和博士生導(dǎo)師。
這場(chǎng)演講的題目叫《來(lái)自星星的燈塔》。在徐穎的講述下，北斗系統(tǒng)的故事變得通俗易懂。
演講核心內(nèi)容摘錄：
“北斗”是什么？
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是一群距離我們兩萬(wàn)公里的星星，為我們提供位置服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)為 GNSS系統(tǒng)，在GNSS俱樂(lè)部中一共有4位VIP會(huì)員，除了大家所熟知的美國(guó)GPS系統(tǒng)以外，包括俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、歐盟的伽利略系統(tǒng)以及我們國(guó)家自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是我們國(guó)家自主建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，現(xiàn)在正處在建設(shè)和應(yīng)用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛(wèi)星，和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在2020年左右提供一個(gè)全球性的服務(wù)。
為爭(zhēng)搶頻率資源，搶發(fā)衛(wèi)星
在GNSS俱樂(lè)部中，會(huì)員小伙伴們最關(guān)心的就是頻率資源問(wèn)題。所有頻率資源都要向國(guó)際電聯(lián)提出申請(qǐng)，由國(guó)際電聯(lián)進(jìn)行劃分。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的初始階段，頻率資源相對(duì)比較充沛，建設(shè)相對(duì)比較早的GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)不存在頻率資源的沖突問(wèn)題。到了北斗系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)建立的時(shí)候，頻率爭(zhēng)奪戰(zhàn)就非常明顯了。當(dāng)時(shí)伽利略系統(tǒng)其實(shí)提前申請(qǐng)了這個(gè)頻率資源，但是由于后來(lái)歐洲出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)危機(jī)，導(dǎo)致伽利略系統(tǒng)資金鏈斷了，他們雖然當(dāng)時(shí)發(fā)射了衛(wèi)星，占領(lǐng)了軌位，卻并沒(méi)有發(fā)射這個(gè)頻率的信號(hào)。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)“先到先得”的規(guī)定，哪一個(gè)國(guó)家能夠先把這顆衛(wèi)星發(fā)射上去，并且衛(wèi)星向下發(fā)射了這個(gè)頻率的信號(hào)，以后這個(gè)頻率資源就是你的了。
因?yàn)?007年4月17日就是北斗所申報(bào)的頻率資源的最后期限，所以要求北斗試驗(yàn)星必須提前發(fā)射，這在我國(guó)航天史上是非常罕見(jiàn)的。因?yàn)樘崆皶?huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。但是經(jīng)過(guò)各個(gè)部門(mén)的配合之后，為了爭(zhēng)奪這個(gè)頻率，我國(guó)在4月14日成功發(fā)射了北斗試驗(yàn)星，4月15日衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)變軌，4月16日衛(wèi)星開(kāi)始向下發(fā)送信號(hào)，在距離4月17日北斗申請(qǐng)的頻率資源失效前24個(gè)小時(shí)內(nèi)，中國(guó)正式啟用了北斗申報(bào)的頻率資源，也就此拉開(kāi)了北斗全球系統(tǒng)建設(shè)的帷幕。
“北斗”到底有多好用？
業(yè)內(nèi)有這樣一句名言：“衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用只受想象力的限制”，毫不夸張的說(shuō)，作為典型的國(guó)家重器，它就像我們水、電、還有公路一樣，是我們社會(huì)建設(shè)基礎(chǔ)的保障。
北斗系統(tǒng)不僅提供位置、導(dǎo)航和授時(shí)這樣的基本功能，還提供通信功能。舉個(gè)例子，有一天一個(gè)人漂流到了孤島上，如果他選擇的是GPS，他只能知道自己在什么位置，無(wú)法通知?jiǎng)e人前來(lái)救援，所以他還是只能夠在荒島上求生。如果他用的是北斗系統(tǒng)，情況完全不一樣了，他既可以知道自己位置在哪里，而且還能夠把自己的位置發(fā)送到方圓幾十公里、幾百公里甚至千里之外的人，這樣你很快就可以在救援船上和你手持GPS的小伙伴說(shuō)再見(jiàn)了~
為什么少有人用“北斗”？
北斗系統(tǒng)非常好用，為什么現(xiàn)在在生活當(dāng)中大家似乎很少用北斗，好像GPS多一點(diǎn)。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)比北斗系統(tǒng)早建設(shè)了大約20年，20年的歷史鴻溝不是我們一朝一夕技術(shù)能夠填補(bǔ)的，GPS系統(tǒng)的應(yīng)用推廣都已經(jīng)非常成熟，比如現(xiàn)在最便宜的GPS芯片可能大約兩美元左右，而北斗系統(tǒng)的芯片價(jià)格由于量產(chǎn)等原因可能仍然普遍在百元左右。“用不起”制約著北斗的發(fā)展，但是用不起不是制約主要因素，不敢用、不想用，這才是制約北斗發(fā)展的重要原因。
想破解北斗？不如去穿越吧
2011年左右有一則新聞在網(wǎng)上傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，當(dāng)時(shí)媒體使用的標(biāo)題是“清華女生破解北斗送給美國(guó)”，或者是“北斗上百億的投資打水漂”等等，比較聳人聽(tīng)聞。那么北斗真的如此不堪一擊嗎？當(dāng)然不是。事實(shí)上真正不可靠的是GPS系統(tǒng)。因?yàn)镚PS系統(tǒng)只對(duì)我們開(kāi)放了民碼，而且GPS民碼信號(hào)戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)候很容易說(shuō)變就變，美國(guó)就曾經(jīng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)候?qū)W盟關(guān)閉了GPS的信號(hào)，歐盟也非常的不滿意，所以為了保障自主權(quán)，歐盟才開(kāi)始建伽利略系統(tǒng)。對(duì)我們來(lái)講也是如此，為了保障可靠性，我們國(guó)家開(kāi)始建設(shè)屬于自己的北斗系統(tǒng)。
△2011年，高杏欣因“破解”北斗，獲得美國(guó)航空無(wú)線電委員會(huì)的表彰
回到清華女生破解北斗這個(gè)新聞上，實(shí)際上她只是破譯了北斗的民碼信號(hào)的偽碼序列。首先第一點(diǎn)，北斗建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，我們?yōu)榱思嫒莺突ゲ僮鞯目紤]，北斗的民碼設(shè)計(jì)和GPS、伽利略都是一脈相承的，并沒(méi)有特殊設(shè)計(jì)。我國(guó)希望全世界人民都能使用北斗，不僅是中國(guó)的北斗，也是世界的北斗。她想破解這個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)加密的民碼信號(hào)，其實(shí)是沒(méi)有技術(shù)難度的。從科學(xué)研究的角度來(lái)講就是一個(gè)信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)的問(wèn)題。事實(shí)上2012年的時(shí)候，我們國(guó)家已經(jīng)公布了北斗的ICD文件，告訴了大家我們的民碼格式，希望全球的接收機(jī)廠商都能用這個(gè)ICD文件來(lái)生產(chǎn)相應(yīng)的北斗接收機(jī)。
除了民碼之外，北斗還有軍碼，軍碼經(jīng)過(guò)了加密等特殊設(shè)計(jì)等，這是穩(wěn)定可靠的。如果想破解軍碼系統(tǒng)，我們可能建議一些更簡(jiǎn)單的方式。那就是造時(shí)空穿越機(jī)穿越回到北斗軍碼設(shè)計(jì)的時(shí)候在旁邊偷聽(tīng)好了。這個(gè)技術(shù)難度都比從技術(shù)上來(lái)破解北斗軍碼更容易一些。所以，大家要相信我們北斗系統(tǒng)非常好用，而且非常穩(wěn)定的。
在演講的最后，徐穎呼吁大家能夠多多支持北斗系統(tǒng)，而她和所有致力于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的科研工作者也會(huì)不懈努力，讓北斗這艘巨輪繼續(xù)乘風(fēng)破浪走向世界。
