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(wèi)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(fā)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(wèi)星導航系統(tǒng)，與我們手機移動系統(tǒng)沒有關系的。

　　衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它是距離我們一群兩萬公里的星星，它們不會發(fā)光也不會發(fā)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(wèi)星導航系統(tǒng)簡稱為GNSS系統(tǒng)，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(tǒng)以外，包括俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、歐盟的伽利略系統(tǒng)以及我們國家自主建設的北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。

　　北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，是我們國家自主建設的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，現在正處在建設和應用推廣的階段，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)星導航系統(tǒng)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(tǒng)都有它自己的車道，不然的話，大家會發(fā)生撞車的情況。

　　在衛(wèi)星導航系統(tǒng)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(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)不存在頻率資源的沖突問題。到了北斗系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)建立的時候，頻率爭奪戰(zhàn)就非常明顯了。當時伽利略系統(tǒng)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(tǒng)資金鏈斷了，他們當時發(fā)射了這個衛(wèi)星，占領了這個軌位，但是并沒有發(fā)射這個頻率的信號。根據國際電聯“先到先得”的規(guī)定，哪一個國家能夠先把這顆衛(wèi)星發(fā)射上去，并且這個衛(wèi)星向下發(fā)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(fā)射，這在我國航天史上是非常罕見的。

　　通常衛(wèi)星發(fā)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(fā)射中心準備進行發(fā)射了。在4月14號的凌晨4點07分，現場又發(fā)現新的問題，火箭有一個連接器沒有按照規(guī)定脫落，如果三分鐘內不能解決這個問題的話，對火箭、衛(wèi)星甚至發(fā)射場都會是滅頂之災。

　　當時的發(fā)射指揮員在一分鐘之內下了7道指令，4點07分發(fā)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(fā)射了北斗試驗星，4月15號時候衛(wèi)星實現變軌，4月16號衛(wèi)星開始向下發(fā)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(tǒng)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(wèi)星發(fā)射。衛(wèi)星發(fā)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(fā)射，升上天空一分鐘后就在空中遭到雷擊，發(fā)生了爆炸。

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

　　這是因為北斗系統(tǒng)不是一個單顆衛(wèi)星，而是一個組網星座。對于組網星座而言，每一顆衛(wèi)星都要有既定位置。北斗系統(tǒng)不僅要求把這顆衛(wèi)星發(fā)射到哪一個軌道，還要求這一顆衛(wèi)星在軌道中的既定位置。要滿足這樣的條件，必須有發(fā)射窗口，而這一天就是一個不可多得的發(fā)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(tǒng)當時正在如火如荼建設過程當中，如果推遲發(fā)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(tǒng)決定冒雨發(fā)射，在兩次雷電的間隙，發(fā)了。非常幸運，北斗第9顆衛(wèi)星升空了。在同年年底，北斗開始試運行�，F在，北斗系統(tǒng)已經發(fā)射了22顆衛(wèi)星，已經能夠為中國以及我們周邊地區(qū)提供非常穩(wěn)定的導航定位服務。

　　大家可能會問，北斗系統(tǒng)已經發(fā)射這么多顆衛(wèi)星，北斗到底有什么用呢?首先，業(yè)內有這樣一句名言：“衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)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(wèi)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(tǒng)一些典型應用，這個是藏羚羊遷徙，北斗系統(tǒng)保護野生動物;大興安嶺發(fā)生火災，北斗系統(tǒng)能夠為營救人員提供方位和方向的服務;這是北斗系統(tǒng)用于精確打擊;這是北斗用于海洋漁業(yè)，在海洋上我們所用的通信定位手段都非常少，有了北斗衛(wèi)星導航，能夠有效保障漁民的生命安全;這是北斗系統(tǒng)用于大型車輛定位和監(jiān)控;這是北斗系統(tǒng)用于我們精準農業(yè)，在農業(yè)現代化當中，我們可以用北斗系統(tǒng)非常精密地控制;這是北斗系統(tǒng)用于我們大型集裝箱航運和海運。

　　以上這些只是北斗系統(tǒng)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(yè)的應用。在這個應用中，北斗系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)，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(fā)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(tǒng)，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(tǒng)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(wèi)星導航定位系統(tǒng)比北斗系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(fā)展的重要原因。

　　北斗系統(tǒng)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(tǒng)，但是人們對北斗系統(tǒng)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(tǒng)。因為GPS系統(tǒng)只被我們開放了民碼，而且GPS民碼信號戰(zhàn)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(tǒng)。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(tǒng)。

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　　作為一個衛(wèi)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(xù)乘風破浪走向世界，謝謝大家。