北斗卫星导航系统任务团队获2012年央视中国财经年度人物创新奖。本刊记者 肖翊 摄

　　自家的钥匙应该掌握在自己手里！

　　这把守卫国门的“金钥匙”就是卫星导航。上世纪中后期，美国研发GPS(全球定位系统)，为其提供实时、全天候和全球性的导航服务，实现情报收集、核爆监测和应急通信等，巩固其全球的霸权和大国地位。有鉴于此，俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)和欧洲人的伽利略系统(Galileo)也相继启动。现在中国身为全球第二大经济体，也应当具备相称的国防安全实力。

　　2000年，中国早于欧洲人，成为继美国、俄罗斯之后全球第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统以其特有的特色和优势获得了“北斗一代”用户的欢迎。

　　北斗二代系统于2004年8月31日正式立项，2011年12月27日提供试运行服务。2012年12月27日，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在国新办发布会现场宣布：我国自主研发的北斗卫星导航系统即日起向亚太大部分地区正式提供区域服务，可覆盖地区西起伊朗、东达中途岛、南含新西兰、北至俄罗斯。

　　到2020年，全球手机、导航仪等终端，便可以收到来自中国北斗的问候了。

　　整整一年，北斗卫星导航系统完成了4箭6星发射，16颗卫星的星座构型闪耀太空。自上世纪90年代跟踪研究算起，历经近20载，从无到有，北斗提供的导航、通信和授时服务正从国防军用全面步入灾害监测、渔政交通等行业应用。在汶川大地震救援中，在湄公河惨案元凶追捕中，在神舟飞船和南极科考雪龙号上，北斗可谓是战功赫赫。

　　2012年12月，《中国经济周刊》专访北斗卫星导航系统任务团队，独家揭秘北斗研发运营的历程与细节。

《中国经济周刊》记者朱禁弢|北京报道

　　北斗守国门百姓得实惠

　　北斗卫星导航系统，2012年12月27日正式发布的英文名称为BeiDouNavigationSatelliteSystem，缩写为BDS。该系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时(标准时间信号发播)服务。

　　有了GPS(全球定位系统)为什么还要建立北斗系统？

　　北斗卫星导航系统(下称“北斗”)卫星系统总指挥李长江无数次回答过这个问题。北斗卫星导航系统任务团队获评2012央视经济年度人物创新大奖后，李长江不无感慨地说：“谁都不愿意自己家的钥匙掌握在别人手里！”

　　卫星导航正是这把守卫国门的“金钥匙”。

　　美国研发GPS的初衷，就是为了方便导弹的精确制导，是为了其全球的霸权和大国地位。有鉴于此，俄罗斯的格洛纳斯系统和欧洲人的伽利略系统也相继启动。中国身为全球第二大经济体，也应当具备相称的国防安全实力。

　　正如同没有“两弹一星”，中国今日的命运难以想象。而今若依赖GPS，我国的军舰和导弹岂非在“裸游和裸飞”？！

　　“作为一个文化和意识形态与西方不同的国家，我们更应该自主掌握卫星导航技术。”李长江在接受《中国经济周刊》专访时坦言。

　　北斗自上世纪90年代开始跟踪研究，2000年开始发射北斗导航卫星。当时依靠着两颗静止轨道卫星，以及地面的基站，北斗初步提供了定位服务。“从无到有，我们至少有了急需的卫星导航系统。”北斗卫星导航系统卫星系统唯一一位女性总设计师杨慧告诉《中国经济周刊》。这个被称作“北斗一代”的导航系统从此开启了中国人自主导航的时代。

　　北斗二代系统于2004年8月31日正式立项，2007年4月17日发射试验卫星，2011年12月27日提供试运行服务。

　　按照有关规划，2020年前后，北斗二代导航系统的二期工程将竣工。届时，我国的北斗将真正做到为世界导航。

　　如今，年轻的北斗正在为保护国民安全发挥着不可替代的作用。

　　《中国经济周刊》独家获悉，在缉拿湄公河惨案元凶的过程中，北斗功不可没。因为用普通的手机进入国外信号网络，往往会暴露位置和身份。在对元凶的前几次追捕中，皆因此使得犯罪集团有所警觉而逃脱。最终，专案组使用北斗进行联络而成功抓捕糯康等人。

　　目前在中国南海、东海的渔民们均已经安装上了北斗的接收终端。通过该终端可以清楚地记录下渔船的航行轨迹，这有力地维护了我们渔民的捕捞权益，为处理争端时保存了证据。一旦渔船遇险，借助北斗的短报文通信功能，救援中心第一时间可获知其具体位置，可方便地组织附近船只来救援。

　　这把“金钥匙”还能为国民经济带来真正的财富。随着北斗正式运用，相关的应用程序的开发和仪器设备的制造还会带动整个卫星导航，地理信息产业新一轮的转型升级，前景不可估量。

　　2012年12月27日，在国务院新闻办公室召开的新闻发布会上，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称，现有的设备将会至少兼容互操作GPS和北斗两套系统。两套系统的兼容意味着可参与定位的卫星增多，这无疑将增加用户定位的精度和速度。就像开通了新的电视频道，你可以根据兴趣爱好任选收看。

　　“相比GPS来讲，北斗具有独特的短报文通信，对很多用户是非常有用的”，北斗导航卫星系统总设计师谢军告诉《中国经济周刊》，“作为导航卫星系统的用户来讲，收到的卫星信号数越多，老百姓就越得实惠，定位精度也就越高。”

媲美GPS8年后覆盖全球

　　北斗一代系统的特点是有源定位、授权服务、短报文通信功能。有源定位是指用户需要先向卫星发信号，申请定位，卫星接收后将信号转发给地面站，由地面站计算后再告诉其位置。这种转发式服务定位时间相对长，并将卫星每秒能提供的用户数限制在54万人。

　　而随之推出的授权服务和短报文通信却受到了北斗一代用户的热烈欢迎。一位部队领导对此赞不绝口，称其真正实现了“运筹帷幄中，决胜千里外”。因为他可以通过指挥室的屏幕墙，清晰地分辨出不同兵种当前所在位置。

　　授权服务要求用户须事先在系统中注册，北斗方可提供定位服务。之后，系统会自动识别出该用户的位置，并报告给指挥调度系统。再结合120个字的短报文通信功能，“一般的GPS用户只会知道自己在哪个地方，但是北斗不仅可以让别人知道你在哪儿，还可以让自己知道别人在哪个地方。”冉承其说。

　　北斗二代系统采取广播式服务，用户不用申请也能定位，实现如GPS般的无源定位。此外，二代系统也保留了位置报告、短报文通信服务。

　　借助北斗，神舟系列载人飞船的回收工作轻松不少。从神舟六号起，在飞船返回舱中装备了北斗接收机。这让地面的迎接人员做到几乎与返回舱同时抵达降落地点。

　　在2008年汶川地震中，北斗可谓战功赫赫。在众多GPS通信设备失灵罢工后，北斗手持终端机和位于北京的卫星导航定位指控中心保持了顺畅的沟通。通过短报文通信联系，外界清楚得知：一支200多人的救援队伍在震后24小时之内已经赶赴震中。依靠北斗，救灾工作有条不紊。

　　冉承其在发布会上介绍道，北斗现在向亚太大部分地区正式提供区域服务，包括定位、导航、双向授时和短报文信息服务。基本服务性能：位置精度平面10米、高程10米；测速精度每秒0.2米；授时精度单向50纳秒。覆盖区域为南纬55°到北纬55°、东经55°到东经180°，其中北纬10°到北纬55°、东经75°到东经135°为重点服务区。

　　北斗二代系统的最终目标是要建立全球卫星导航系统。目前所提供的区域服务仅仅迈出了二代系统的第一步。

　　杨慧向《中国经济周刊》介绍说：“考虑到国力，建设周期等因素，二代系统分为两步走：一期工程是以亚太地区为主的区域系统，除多了有源定位功能外，其它功能和性能类似GPS；二期则会将导航范围扩大至全球。”

　　从无到有还要继续攻关

　　既然我国的技术水平已经可以媲美GPS，那么北斗为什么还要分几步走，不迅速实现全球覆盖？

　　最关键的环节是卫星。由于种种原因，一些尖端技术我们无法借鉴，我国航天人必须自主创新。

　　杨慧介绍说：“我国此前并没有制造导航卫星的先例，我们是在通信卫星的平台上进行的探索。但这两者还是有很多不同：比如导航卫星不能通过喷气推动来调整姿态；卫星的陀螺仪寿命不够；如何增加卫星平台的承载与供电能力等等问题。这些都曾经是卫星设计团队面临的难题。”

　　2009年，卫星在研制过程中曾发现供配电系统可能存在严重的问题，为此试验人员进行了大量的电缆等方面的工作，这件事至今都让谢军记忆深刻。当时，一帮70后、80后的北斗团队成员认真复核电路设计，并对连接后的电缆进行反复试验，最后竟然把整个库房中的电缆都用光了。

　　正是团队成员以孜孜不倦、严谨求实的作风，抱着解决问题的决心来进行设计研发，才有了后续稳定工作的导航卫星。“为了查清楚问题原因，我们不惜一切代价，直至问题彻底解决。”谢军向《中国经济周刊》感叹道。

　　卫星的寿命直接影响整个导航系统的服务质量。现阶段我国导航卫星的设计使用寿命仍然只有8年。今后在建设全球系统时，将着力延长卫星寿命至10~12年。这其中的关键部件较多，同时要提高全球系统的性能的关键部件之一——星载原子钟，可谓是决定导航系统性能的重中之重。

　　在2004年启动北斗导航项目时，国内的星载原子钟还只是停留在高校试验阶段，市场上并无产品。星载原子钟的研制在当时相当棘手，因在这之前的所有飞行器中都未使用过如此高精度的原子钟。一旦星载原子钟与地面站的计时有偏差，那么信号的路程就无法精确计算，精确导航和定位更无从谈起。

　　当时一度希望进口国外的铷原子钟来加快研发，但是北斗总设计师、中国科学院院士孙家栋告诫说，美国人不卖，欧洲人的东西又没有上过天，不能过分相信外国技术，中国人必须搞自己的钟。“当初是在孙院士的大力支持下，我们这些研发人员才能更加坚定信心、够踏踏实实做好产品。”谢军回忆起这些往事时感叹道。

　　现在国产星载铷原子钟的研制成功突破了国外的技术封锁，填补了国内空白，对于我国卫星导航系统建设产生了重大战略意义。

　　尽管导航卫星的研制已经取得很大的突破，但离达到全球卫星定位系统的要求还有很长的路要走。比如超出了现有地面基站的测控范围，如何保证定位精确度等难题又摆在了航天人的面前。

　　如今，在南极科考的雪龙号上，装载了北斗系统的用户机并在整个航行过程中使用。从2012年8月自南极返回的用户机的反馈来看，结果令人满意。“我还期望下一次能够得到更多的数据。”谢军告诉《中国经济周刊》，“必须通过这些试验，我们才能不断完善卫星系统的性能。”

　　2009年至今，北斗成功发射了14颗星。综合考虑各方面因素，为加快卫星发射速度，火箭系统还采取了一箭双星的发射技术。相关负责人表示，未来还将视情况采取一箭四星的发射方式，加快卫星的构型布局。