[科普中国]-北斗卫星导航：不仅仅是定位

今天，国务院新闻办发表了《中国北斗卫星导航系统》白皮书，为此，我们邀请到中科院光电研究院最年轻的研究员、长期参与北斗卫星地面系统研发的徐颖老师，为我们讲讲北斗导航的那些事儿。
---专家介绍--- 来自中科院光电研究院的徐颖，2007年从读博士开始便接触北斗接收机，之后一直从事卫星导航工作，在职期间个人承担的项目总经费超过5000万元，结合中国科学院导航总体部在国家二代导航专项中承担的任务，研究了复杂环境下辅助北斗系统实现连续高精度定位的多源融合导航增强技术。

徐颖
---卫星导航系统 星星的灯塔--- 在细说北斗卫星导航系统之前，我们先了解一下什么是卫星导航系统。 卫星导航系统，简称GNSS系统，它是距离我们一群两万公里的星星，它们不会发光也不会发热，甚至肉眼没有办法观察到它们，为我们提供着位置服务。 在GNSS俱乐部中一共有4位VIP会员，除了大家所熟知的美国GPS系统以外，包括俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及我们国家自主建设的北斗卫星导航定位系统。

---何为北斗 为何它如此重要--- 北斗卫星导航定位系统，是我们国家自主建设的卫星导航定位系统，现在正处在建设和应用推广的阶段，由五颗静止轨道卫星，和30颗非静止轨道卫星组成，北斗卫星导航系统预计将在2020年左右提供一个全球性的服务。我国希望全世界人民都能使用北斗，不仅是中国的北斗，也是世界的北斗。 北斗系统从诞生到现在，虽然已经通过多方面证明，精度和可靠性，完全不输GPS导航系统。或许你会问：有GPS了，还要北斗干嘛？事实上，GPS系统并没有想象的那么可靠。因为GPS系统只被我们开放了民码信号，而GPS民码信号战争时候很容易说变就变，为了保障自主权，欧盟建设了伽利略系统。对我们来讲也是如此，为了保障我们的可靠性，国家开始建设属于我们自己的北斗系统。除了民码之外，北斗还有军码，军码经过了加密等特殊设计等，想要破解它，恐怕只有穿越时空，回到北斗军码设计的现场偷听才能知道咯。
---频率资源争夺战--- 北斗能够顺利成为GNSS俱乐部VIP的一员，背后有一段不简单的历史。 在GNSS俱乐部中，频率资源是各国最关心的问题。 频率资源是一种国际上公用的资源，频率资源不是你想买，想买就能买的，所有频率资源都要向国际电联提出申请，由国际电联进行划分。就像我们高速公路车道一样，每一个系统都有它自己的车道，不然的话大家会发生撞车的情况。 在卫星导航系统建设的初始阶段频率资源相对比较充沛，建设相对比较早的GPS系统和GLONASS系统不存在频率资源的冲突问题。到了北斗系统和伽利略系统建立的时候，频率争夺战就非常明显了。当时伽利略系统其实提前申请了这个频率资源，由于欧洲出现了经济危机，伽利略系统资金链断裂，他们当时发射了这个卫星，并占领了这个轨位，但没有发射这个频率的信号。根据国际电联“先到先得”的规定，哪一个国家能够先把这颗卫星发射上去，并且这个卫星向下发射了这个频率的信号，以后这个频率资源就是你的了。 2007年4月17号就是北斗所申报的频率资源的最后期限，在这样的情况下，上级要求北斗试验星必须提前发射，这在我国航天史上是非常罕见的。中国科学家克服万难，终于在距离4月17号北斗申请的频率资源失效前24个小时内，中国正式启用了北斗申报的频率资源，也就此拉开了北斗全球系统建设的帷幕。

发射现场
---北斗的应用 只有你想不到--- 6月12日23时30分，我国第23颗北斗卫星成功发射，北斗系统已经发射了这么多颗卫星，到底它能干什么呢？ 如果大兴安岭发生火灾，北斗系统能够为营救人员提供方位和方向的服务；藏羚羊迁徙，北斗系统可以保护野生动物；在海洋上我们所用的通信定位手段都非常少，北斗卫星导航能够有效保障渔民的生命安全；它还能用于精准农业，在农业现代化当中非常精密的控制大型车辆定位和监控；大型集装箱航运和海运……

北斗用于渔业
北斗系统不仅提供了位置、导航和授时这样的功能，而且还提供通信功能。美国GPS之父帕金森教授曾经这样盛赞北斗的导航通信一体化功能：“既能够知道你在哪里，也能够知道我在哪里,这是多么美妙的体验。” 那么通信到底有什么用呢？举一个简单的例子，《鲁宾逊漂流记》中，男主人公一个人漂流到了孤岛上生存了数年，如果这个故事发生在现在，他会怎么办呢？如果他选择GPS，他只能知道自己在什么位置，无法通知别人前来救援，所以他还是只能留在荒岛上求生。如果他用的是北斗系统，情况完全不一样了，他既可以知道自己的位置，还能够把他的位置发送给方圆几十公里、几百公里甚至千里之外的人，他很快就可以在救援船上和手持GPS的小伙伴说拜拜了。
---北斗之路 任重道远--- 讲了这么多北斗系统非常好用，而且可用，为什么现在好像在生活当中我们大家似乎很少用北斗，用GPS多一点。GPS卫星导航定位系统比北斗系统早建设了大约20年，20年的历史鸿沟不是我们一朝一夕技术能够填补的，GPS系统的应用推广都已经非常成熟，比如现在最便宜的GPS芯片可能大约两美元左右，而北斗系统的芯片价格由于量产等原因可能仍然普遍在百元左右。用不起制约着北斗发展，但是用不起不是制约主要因素，不敢用、不想用，是制约北斗发展的重要原因。 徐颖说，作为一个卫星导航的普通科研工作者，她相信北斗这一艘巨轮在大家支持下，在科研工作者的不懈努力下，一定可以继续乘风破浪走向世界！