中國北斗：打破美國 GPS 壟斷，一雪「銀河號」恥辱

北斗一號：從無到有的里程碑

1994 年，中國正式啟動北斗一號系統工程建設。在 「四無」（一無技術、二無經驗、三無人才、四無資源）的艱難局面下，北斗團隊憑藉頑強的意志攻堅克難。當時國外對我國進行技術封鎖，國內研製能力有限，但這並沒有阻擋北斗一號的研製步伐。經過不懈努力，2000 年，發射 2 顆地球靜止軌道衛星，建成系統並投入使用，採用有源定位體制，為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務。2003 年發射第 3 顆地球靜止軌道衛星，進一步增強系統性能。

北斗一號系統的建成，填補了我國衛星導航定位領域的空白，打破了美、俄在這一領域的壟斷，使我國成為世界上第三個擁有自主衛星導航定位系統的國家。它創造性地發明了雙向短報文通信功能，將導航與通信兩個方面結合起來，是衛星導航系統的一大開創性成果。然而，北斗一號系統也存在一些缺點，如定位過程依賴衛星轉發器，容量有限、時間延遲等。

北斗二號：頻率搶奪戰與技術創新

北斗二號系統建設過程充滿挑戰，尤其是在頻率資源爭奪方面。當時衛星導航大國已把頻率資源瓜分殆盡，我國北斗和歐洲伽利略系統都只能選擇次優頻率。按照國際電信聯盟的 「誰先用誰先得」 規則，中國和歐盟成為這個頻率的競爭者。2007 年，中國決定單幹，完成了北斗一號區域性衛星定位系統後，迅速搶在歐洲之前發射了北斗第二代衛星。2010 年 1 月，中國發射第三代衛星，正式啟用該頻率，歐盟預定的三個衛星都發射不齊，註定在這場競賽中敗下陣來，失去頻率的所有權。

在技術創新方面，北斗二號增加無源定位體制，創新性採用中高軌混合星座架構，服務覆蓋亞太地區。解決了容量小和網絡延遲的問題，滿足了大量用戶高動態的要求，於 2012 年完成了對亞太大部分地區的覆蓋並正式提供衛星導航服務。

北斗三號：全球組網與技術突破

2017 年 11 月 5 日，北斗三號第一、二顆組網衛星在西昌衛星發射中心成功發射，開啟了北斗衛星導航系統全球組網的新時代。從 2017 年到 2020 年，我國成功完成了 30 顆衛星的發射組網，全面建成了北斗三號系統。

北斗三號系統由 24 顆中圓地球軌道衛星、3 顆地球靜止軌道衛星和 3 顆傾斜地球同步軌道衛星組成。它繼承有源服務和無源服務兩種技術體制，為全球用戶提供基本導航、全球短報文通信和國際搜救服務，同時可為中國及周邊地區用戶提供區域短報文通信、星基增強和精密單點定位等服務。北斗三號系統在高穩定性信號播發通道、有源和無源定位一體化、星載原子鐘高精度高穩定熱控等眾多關鍵技術上實現了突破，所有關鍵部組件實現 100% 國產化。其精度也大幅提高，定位精度接近甚至優於美國的 GPS 系統。

優勢盡顯：北斗衛星系統的獨特魅力

（一）系統完全獨立可控

北斗衛星導航系統是我國完全自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統。與美國的 GPS 不同，GPS 隸屬於美國空軍，在關鍵時刻存在被關閉或降低精度的風險。例如，2000 年美國關閉 GPS 的選擇可用性後，精度立即數量級提高，這表明其可操控性強，若在軍事衝突等關鍵時刻，對依賴 GPS 的國家將造成巨大影響。而北斗系統完全由我國自主控制，不會受到他國的干擾，在保障國家軍事安全方面具有至關重要的作用。在民用領域，也能確保如交通、物流、通信等關鍵行業的穩定運行，不會因外部因素而陷入混亂，為國家的經濟發展和社會穩定提供了堅實的保障。

（二）巨大的產業價值

北斗系統的出現帶來了龐大的產業需求。如今，幾乎所有的手機 app 都會查詢定位信息，位置信息和時間信息已成為人們生活中的 「剛需」。這為導航定位晶片創造了巨大的市場需求，同時也帶動了各種級別的硬體、軟體、算法研究等產業的發展。據統計，這是一個以萬億計的超級市場。中國龐大的人口和經濟需求，選擇北斗產業化，不僅能把政府稅收、企業利潤和工作機會留給自己人，還能推動我國科技產業的快速發展。例如，博通、高通、德州儀器等企業通過銷售 GPS 晶片獲利頗豐，而北斗系統的產業化也將為我國相關企業帶來巨大的發展機遇。

（三）定製化中國需求

北斗系統可根據中國的特殊需求進行定製，展現出獨特的優勢。例如，北斗系統採用中高軌道結合地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道結合的星座方式，這是全球獨一份的創新，大幅提高了亞太地區的定位精度。2022 年，由於高軌星的存在，整個亞太和太平洋地區的定位效果明顯好於美洲區域（無高軌星服務）。此外，北斗系統還增加了短報文功能，在深山、海洋、沙漠等無人區，用戶可以通過北斗發送 「簡訊」，這一功能在應急救援等場景中具有不可替代的作用。同時，北斗還攜帶搜救載荷，能為全球提供關鍵時刻的搜救業務；增加星間通信鏈路，讓北斗運營更加智能，不用全球建跟蹤站；讓北斗直接三頻，與第三代 GPS 直接對標。

（四）帶動基礎科研

北斗系統的建設促進了多個領域的基礎科研。衛星導航系統遠非一個通用衛星平台、原子鐘和信號發射器那麼簡單，很多細小的功能都需要基礎科研去支撐。例如，最核心的原子鐘屬於物理學範疇，無論是傳統的銫、銣原子鐘，還是新的氫原子鐘，甚至未來的鍶、光鍾，都需要海量原子物理學突破積累才能完成。在化學、通信、航天等領域，北斗系統也有大量的基礎科研需求。它培養了眾多人才，這些人才又能推動北斗乃至其他領域的發展，帶來大量的產業和高新科技。例如，相對論在北斗應用中必須用到，它的高度和速度都會影響地球上用戶接收到的信號頻率，必須用廣義相對論和狹義相對論原理進行提前矯正，我們才能使用。甚至對於廣義相對論，還得考慮地球是扁的（J2 項）等因素。

（五）擴展包潛力巨大

北斗系統作為基礎建設，具有巨大的擴展潛力。在精準農業領域，北斗系統為超過 10 萬套農機自動駕駛系統提供了便利，通過精準定位技術，實現了精準施肥、智能灌溉、病蟲害預警等功能，提高了農業生產效率，為綠色農業的發展提供了有力支持。在自動駕駛領域，北斗系統可以提供高精度的定位服務，結合 5G 等通信技術，實現更加安全、高效的自動駕駛。在物聯網領域，北斗系統為各種智能設備提供精準的位置和時間信息，推動了 「智慧」 生態的發展。此外，北斗系統還可以服務於攜帶高精度接收機的低軌太空飛行器，幫它們把軌道精度定到 1 厘米級，為研究地球重力場、地下水、冰架、海洋等提供了可能。同時，北斗系統還可以驗證各種航天科技，促進航天領域的進一步發展。

未來展望：北鬥引領新時代

（一）與 5G 融合帶來社會變革

隨著科技的不斷發展，北斗系統與 5G 的融合將帶來巨大的社會變革。北斗提供高精度的位置和時間信息，5G 提供高速度的通信服務，二者相輔相成，共同構成智能化時代的基礎設施。

在智能交通領域，憑藉北斗與地面增強系統融合而成的導航地圖，可提供精確的車道級導航服務，結合 5G 的高帶寬和強計算能力，實現真正的無人駕駛操作。智能汽車和無人駕駛工程車輛將不再需要工作人員在旁邊監督指導，極大地提高交通效率和安全性。

在物流領域，北斗導航設備登上物流運輸車輛，可對車輛速度和路線實時監控，保障駕駛安全。利用北斗導航 GIS 技術、手機 APP 和 POS 機，消費者可以隨時查看自己網購物品的實時位置，提高物流效率和降低成本。

在智慧城市建設中，北斗與 5G 的融合可實現對城市交通、環境、資源等方面的精準監控和管理。例如，通過高精度電子圍欄入欄結算，約束共享單車的停放行為，改善城市市容和行人通行條件。同時，為電動車提供精確定位和信息採集上傳服務，方便城市管理。

（二）持續改變人們的生產生活方式

北斗系統將持續改變人們的生產生活方式。在旅遊方面，北斗的精準定位與旅遊平台相結合，為遊客提供五星級服務。遊客到達旅遊景點時，手機里會顯示周圍的賓館、娛樂場所和美食店等實用信息，還能規劃旅遊路線、提供 3D 電子地圖和自動導遊講解。此外，未來的天氣預報將更加精準，為遊客出行做好防護準備。

在農業領域，基於北斗的農機作業監管平台實現農機遠程管理與精準作業，提高農業生產效率和質量。同時，北斗系統為精準農業提供了便利，實現精準施肥、智能灌溉、病蟲害預警等功能，推動綠色農業的發展。

在應急救援方面，北斗獨有的短報文功能在沒有地面通信信號的情況下，可以通過短報文向服務中心發送位置信息，並實現一鍵求救。無論是戶外旅遊遇險還是校車遇到緊急情況，北斗都能為人們的安全保駕護航。

總之，北斗系統在未來將繼續發揮重要作用，與 5G 等新興技術深度融合，為社會帶來更多的創新和變革，持續改變人們的生產生活方式。