80后中科院美女學霸演講：中國北斗導航乘風破浪走向世界

　　對很多人而言，定位導航是居家旅行必備良品。在5月23日舉行的第八屆中國衛星導航學術年會上，中科院光電研究院建院以來最年輕的研究員和博士生導師徐穎發表了演講，下面一起來看看演講全文~

　　前幾天我去一個同學家里玩，他們家小姑娘來問我說，“阿姨，我怎么才能讓我爸爸看不到我的手機位置信息呢?如果把我的手機卡取下來之后，我的手機還能夠定位嗎?”

　　在這里，我可以明確地告訴大家，取下手機卡以后，手機依然能夠定位的。這是因為我們大家都知道，我們手機當中定位采用的是衛星導航系統，與我們手機移動系統沒有關系的。

　　衛星導航系統，它是距離我們一群兩萬公里的星星，它們不會發光也不會發熱，甚至肉眼沒有辦法觀察到它們，為我們提供著位置服務。衛星導航系統簡稱為GNSS系統，在GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員，除了大家所熟知的美國GPS系統以外，包括俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的伽利略系統以及我們國家自主建設的北斗衛星導航定位系統。

　　北斗衛星導航定位系統，是我們國家自主建設的衛星導航定位系統，現在正處在建設和應用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛星，和30顆非靜止軌道衛星組成，北斗衛星導航系統預計將在2020年左右提供一個全球性的服務。

　　在GNSS俱樂部中，會員小伙伴們最關心的是什么?大家最關心的頻率資源問題。頻率資源是一種國際上公用的資源，頻率資源不是你想買，想買就能買的，所有頻率資源都要向國際電聯提出申請，由國際電聯進行劃分。就像我們高速公路車道一樣，每一個系統都有它自己的車道，不然的話，大家會發生撞車的情況。

　　在衛星導航系統建設的初始階段，頻率資源相對比較充沛，建設相對比較早的GPS系統和GLONASS系統不存在頻率資源的沖突問題。到了北斗系統和伽利略系統建立的時候，頻率爭奪戰就非常明顯了。當時伽利略系統其實提前申請了這個頻率資源，但是大家知道后來歐洲出現了經濟危機，所以伽利略系統資金鏈斷了，他們當時發射了這個衛星，占領了這個軌位，但是并沒有發射這個頻率的信號。根據國際電聯“先到先得”的規定，哪一個國家能夠先把這顆衛星發射上去，并且這個衛星向下發射了這個頻率的信號，以后這個頻率資源就是你的了。

　　在這樣情況下， 2007年4月17號就是北斗所申報的頻率資源的最后期限，所以要求北斗試驗星必須提前發射，這在我國航天史上是非常罕見的。

　　通常衛星發射只有延遲，沒有提前，因為提前會帶來一系列的問題。但是經過各個部門的配合之后，為了爭奪這個頻率，在4月14號的時候，這一顆火箭已經成功在發射中心準備進行發射了。在4月14號的凌晨4點07分，現場又發現新的問題，火箭有一個連接器沒有按照規定脫落，如果三分鐘內不能解決這個問題的話，對火箭、衛星甚至發射場都會是滅頂之災。

　　當時的發射指揮員在一分鐘之內下了7道指令，4點07分發現的問題，4點11分的時候，火箭帶著我們北斗試驗星成功升空。4月14日發射了北斗試驗星，4月15號時候衛星實現變軌，4月16號衛星開始向下發送信號，在距離4月17號北斗申請的頻率資源失效前24個小時內，中國正式啟用了北斗申報的頻率資源，也就此拉開了北斗全球系統建設的帷幕。

　　在一個風雨交加、電閃雷鳴的夜晚，大家喜歡做什么事情?我自己比較喜歡看恐怖片，那樣比較有感覺。雷電和恐怖片更配哦。那么，雷電和什么不般配呢?不錯，就是衛星發射。衛星發射的時候，火箭箭體中裝滿了燃料，一點點火花就能引起箭體的爆炸。1987年，美國大力神火箭就曾在大雨中發射，升上天空一分鐘后就在空中遭到雷擊，發生了爆炸。

　　所以，通常遇到雷電的時候，衛星發射是會推遲的。但是在2011年7月，北斗第9顆衛星發射時，也是一個電閃雷鳴的天氣，它卻在等待著發射，為什么明知山有虎偏向虎山行呢?

　　這是因為北斗系統不是一個單顆衛星，而是一個組網星座。對于組網星座而言，每一顆衛星都要有既定位置。北斗系統不僅要求把這顆衛星發射到哪一個軌道，還要求這一顆衛星在軌道中的既定位置。要滿足這樣的條件，必須有發射窗口，而這一天就是一個不可多得的發射窗口，如果錯過這天的機會，有可能推遲四個月，甚至推遲一年才能夠迎來新的一個窗口。

　　北斗系統當時正在如火如荼建設過程當中，如果推遲發射的話，進程必然會延誤，帶來的經濟損失不可估量。當時的指揮系統決定冒雨發射，在兩次雷電的間隙，發了。非常幸運，北斗第9顆衛星升空了。在同年年底，北斗開始試運行。現在，北斗系統已經發射了22顆衛星，已經能夠為中國以及我們周邊地區提供非常穩定的導航定位服務。

　　大家可能會問，北斗系統已經發射這么多顆衛星，北斗到底有什么用呢?首先，業內有這樣一句名言：“衛星導航定位系統的應用只受想象力的限制”，毫不夸張地說，作為典型的國家重器，它就像我們水、電、還有公路一樣，是我們社會建設基礎的保障。歐盟曾經做過估算，衛星導航服務中斷兩天就會給整個歐洲帶來超過10億歐元的損失。下面，我們來看一下北斗應用的相關視頻。

　　這是北斗系統一些典型應用，這個是藏羚羊遷徙，北斗系統保護野生動物;大興安嶺發生火災，北斗系統能夠為營救人員提供方位和方向的服務;這是北斗系統用于精確打擊;這是北斗用于海洋漁業，在海洋上我們所用的通信定位手段都非常少，有了北斗衛星導航，能夠有效保障漁民的生命安全;這是北斗系統用于大型車輛定位和監控;這是北斗系統用于我們精準農業，在農業現代化當中，我們可以用北斗系統非常精密地控制;這是北斗系統用于我們大型集裝箱航運和海運。

　　以上這些只是北斗系統應用非常基本的方面，在這里，我想重點強調一下我們剛才看到的海洋漁業的應用。在這個應用中，北斗系統不僅提供了位置、導航和授時這樣的功能，而且還提供通信功能，漁民在海上能夠用北斗系統發短信，報平安。通信功能到底有什么用呢，這里我想引用一下美國GPS之父帕金森教授的一句名言，他曾經這樣盛贊北斗的導航通信一體化功能：“既能夠知道你在哪里，也能夠知道我在哪里，這是多么美妙的體驗。”

　　那么，通信到底有什么用呢?給大家舉一個簡單的例子，大家都看過《魯賓遜漂流記》吧，如果有一天一個人漂流到了孤島上，能怎么辦呢?如果這個時候他選擇的是GPS，他只能知道自己在什么位置，無法通知別人前來救援，所以他還是只能夠在荒島上求生。

　　如果我們用的是北斗系統，情況完全不一樣了，我們既可以知道自己位置在哪里，而且還能夠把我們的位置發送給方圓幾十公里、幾百公里甚至千里之外的人。相信我，如果你選擇了北斗定位系統，你很快就可以在救援船上和你手持GPS的小伙伴說拜拜了~

　　我們講了這么多北斗系統非常好用，而且可用，為什么現在好像在生活當中我們大家似乎很少用北斗，好像GPS多一點。GPS衛星導航定位系統比北斗系統早建設了大約20年，20年的歷史鴻溝不是我們一朝一夕技術能夠填補的，GPS系統的應用推廣都已經非常成熟，比如現在最便宜的GPS芯片可能大約兩美元左右，而北斗系統的芯片價格由于量產等原因可能仍然普遍在百元左右。用不起制約著北斗發展，但用不起不是制約主要因素，不敢用、不想用，這才是制約北斗發展的重要原因。

　　北斗系統從誕生到現在，雖然已經通過多方面證明，精度和可靠性完全不輸GPS導航系統，但是人們對北斗系統有著種種質疑。這是網上大概2011年左右傳得比較沸沸揚揚的新聞，當時媒體使用的標題是“清華女生破解北斗送給美國”，或者是“北斗上百億的投資打水漂”等等，比較聳人聽聞。

　　那么，北斗真的如此不堪一擊嗎?當然不是。事實上，真正不可靠的是GPS系統。因為GPS系統只被我們開放了民碼，而且GPS民碼信號戰爭時候很容易說變就變，為了保障自主權，歐盟建設了伽利略系統。對我們來講也是如此，為了保障我們的可靠性，我們國家開始建設屬于我們自己的北斗系統。

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　　作為一個衛星導航的普通科研工作者，我們相信北斗這一艘巨輪在大家的支持下，在我們的不懈努力下，一定可以繼續乘風破浪走向世界，謝謝大家。