第6章 中国“北斗”经略的历史与未来

中国为什么要独立自主搞“北斗”卫星定位导航系统？一言以蔽之，答案就是6个字：为了国家安全！改革开放以来，中国成功研制并产业化推广了“北斗”卫星定位导航系统。我们必须认识到，这是一个了不起的成就！为什么这么说呢？

在当今中国，大概多数人都知道GPS，因为它神通广大的功能应用广泛，比如中国的车主都很喜欢它。但如果你提起“北斗”，知晓的人要少得多。其实，GPS也好，“北斗”也好，都是利用人造卫星来实现地球表面物体的精确定位，简称卫星定位导航系统。只是GPS由美国主导并在全世界用了20多年，而“北斗”由中国主导，还在建设完善之中。那么，在人们已经习惯用GPS的时候，为什么中国要下大本钱去搞“北斗”呢？

GPS与海湾战争

1991年1月17日，在联合国安理会的授权下，以美国为首的多国部队对伊拉克发起进攻，目的在于恢复科威特的国家主权。这场战争历时42天，以伊拉克最终接受联合国660号决议并从科威特撤军而结束。

在世界现代史上，海湾战争在政治、经济、军事等多个方面都具有转折性、标志性的历史意义。仅就其军事意义而言，海湾战争的最大特点，就是这场战争是一次高科技之战，GPS就是最引人注目的技术之一。

海湾战争爆发时，美国GPS系统尚在加紧建设中，还未完全建成，但美国军方果断地提前将其投入使用。当时美军的导航卫星，只有15颗，每天提供15小时的服务。令人惊讶的是，即便是只有15颗卫星的还不成熟的GPS系统，也显示出强大的威力。在中东的茫茫沙漠中，GPS为美军提供了精确定位服务，GPS成为美军攻击系统的重要组成部分，极大地提高了美军的作战指挥通讯能力、多兵种协同作战和快速打击能力，大幅度提高了武器装备的打击精度和作战效能。因此，海湾战争之后，美国果断地在世界上第一个用卫星定位导航系统取代陆基导航系统，作为海、陆、空军事力量的主要导航手段。

以GPS为代表的高技术在战争中的巨大威力，给全世界以巨大的震撼。从战争一开始，军事专家和科学家就开始从不同角度探讨这场战争的转折意义和影响。概而言之，GPS的实战“首秀”主要有如下深远影响：

首先，卫星的应用价值被重新认识。卫星的诞生，本来是超级大国军事竞赛的产物，从20世纪50年代末开始，卫星被广泛应用于军事领域，但主要用于通信和联络。后来，卫星的应用扩展至民用领域，在气象、通讯等领域发挥着不可替代的重要作用。但在20世纪90年代之前，卫星定位导航技术并不成熟，也就谈不上直接用于实战之中了。那个时代，各国的军事与战斗系统的指挥与调动，主要依赖陆基无线电系统。而海湾战争让世人看到，原来卫星竟然有如此巨大的开发潜力，卫星定位导航技术和产品可以直接成为军事系统和尖端武器的重要组成部分，并能大大提高现代军事指挥协调作战能力以及精确打击的能力和效率。

其次，重新燃起大国间的太空竞争。正因为人们认识到卫星定位导航系统所具有的军事价值及其潜在的商业价值，所以海湾战争之后，世界上掀起了新一轮利用外层空间的竞争。不过，大批量发射并利用卫星一般国家难以做到，所以这种竞争主要在大国之间展开。研发属于自己的全球卫星定位导航系统，成为大国的首选目标。作为世界上第一个发射卫星的国家，俄罗斯在继承苏联时期的强大技术力量的基础上，加紧研发格洛纳斯（GLONASS）。西欧诸国尽管与美国保持着很好的关系，但也认识到拥有独立的全球定位导航系统的重要性，但他们又感到单凭一国之力，无法完成这样的庞大工程。于是，西欧各国联合起来，共同研发名为“伽利略”的全球卫星定位导航系统。

再次，就中国而言，海湾战争对加速中国军事现代化建设具有重要启发意义。仅就卫星技术及其应用而言，早在20世纪80年代初，以“两弹一星”元勋陈芳允院士为首的科学家团体就提出了双星定位方案，但因经济条件等种种原因被搁置了。而海湾战争美国GPS在作战中的成功应用，让中国的决策层深刻意识到，以后打起仗来，没有这东西还真不行。于是，研制属于中国自己的卫星定位导航系统被紧急提上日程并立即启动，几经波折，发展成现在的第二代中国北斗卫星定位导航系统。

世界上现有四大卫星定位导航系统

卫星定位导航系统是基于卫星技术的应用成果之一。1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，开创了人类利用太空的新纪元。有趣的是，尽管苏联是世界上第一个发射卫星的国家，但最先利用卫星进行全球定位导航服务的却是美国。

简单来说，卫星定位导航系统的基本原理，就是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据，即可知道接收机的具体位置。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，使得卫星定位的精度大为降低，单星定位精度能达数十米量级就已经很不错了。为了提高卫星定位精度，科学家们采用了一种叫作差分定位的技术，建立地面基准站（差分台）进行卫星观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出修正数据，并对外发布。接收机收到该修正数据后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。利用差分定位技术，定位精度可提高到米级，甚至是厘米级。

为了实现精确定位，除了充分利用差分技术之外，还采取多发射卫星，从而使接收机接收多个卫星信号的办法。比如，美国的GPS为提高其定位精度，保证在地球上的任何地方任何时间，用户都至少可以同时接收到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的精确定位服务。

卫星定位导航系统并不复杂，经过半个多世纪的发展，卫星发射技术及其利用已臻于成熟。因此，搞卫星定位导航系统，主要问题和障碍并不在技术上。有人要问了，既然如此，那为什么世界上大多数国家却没有自己的卫星定位导航系统呢？为什么这种系统只有少数国家才拥有呢？原因很简单，虽然卫星定位导航系统在科学和技术上并不复杂，但要发射数十颗人造卫星却是一项耗费巨资的庞大工程，一般国家在财力、人力、物力上难以承受。所以，截至目前，全球一共只有四家被联合国认可的全球无线电导航系统，即美国的GPS、欧洲的伽利略（GALILEO）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和中国北斗（BDS）。也就是说，只有这四大系统有资格为全世界的用户提供卫星定位导航服务。

在这四大系统中，美国的GPS因其系统的稳定性和较高的精度受到很多国家的欢迎，目前在国际市场上仍处于垄断地位。美国人在全世界宣传，自己的GPS系统是免费使用的，但美国人不是活雷锋，美国的GPS系统有军用和民用之别，美国的军用GPS精度很高，但开放的民用系统的精度已大为降低。俄罗斯的格洛纳斯主要用于本国特别是军事领域，在国际市场并无很大的影响力。欧洲的伽利略系统因参与国家众多，虽然立项启动较早，但进展缓慢，国际影响也比较有限。中国的北斗系统近年来异军突起，已深受亚太地区国家的青睐，被视为GPS系统最有力的竞争者。

北斗系统的前世与今生

卫星定位导航系统最先用于战争，是现代化军事战斗系统的重要组成部分。如果说中国人从海湾战争中看到了GPS在现代战争中的巨大威力，那么1999年南斯拉夫战争期间，中国人则对GPS的威力有切肤之痛。那一年的春夏之交，美国综合利用其精确定位和制导技术，对我驻南斯拉夫大使馆实施了精确打击，震惊世界。

基于精确定位这一核心功能，卫星定位导航系统具有极其广泛的应用领域和难以估量的应用价值。与美国GPS首先用于军事系统一样，中国北斗自然也首先用于中国的国防系统。在保证国防需要的前提下，发展北斗的民用功能，则是当前北斗经略的重点之一。正如国务院新闻办于2016年6月16日发布的《中国北斗卫星导航系统》白皮书所指出的那样，“随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信系统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。”现在的问题，是要解决好“最后一公里”的实际应用问题。

或许有人要问了，美国的GPS不仅对全世界开放，而且还是免费使用的，中国还有必要烧钱去做这样一个系统吗？况且我们做的可能还不如美国的GPS好，这不是费力不讨好吗？这种观点和思想，在北斗项目启动之初就有人提出过，至今还有不少人以北斗不如GPS为由，一再提及这一论调。据说，北斗每次召开新闻发布会，其官方新闻发言人都要回答这个问题，非常无奈。

其实，美国GPS免费使用完全是其技术特点决定的。GPS是单向通信体制，跟广播电视塔类似。比如，广播电视塔只管发射信号，到底有1个收音机听还是1万个收音机听，广播电视塔是不知道的。GPS系统亦是如此，24颗工作卫星只管不停地向地面发信号，具体是谁在接收并使用这些信号，它是根本不知情的，既然不知情，那又如何收费呢？而GPS免费，结果则是在全球形成巨大的市场，依托这套系统会产生新的国际性产业，美国本来就是超级大国，GPS免费带来的产业化和商业化显然有利于美国。所以说，美国人并不是活雷锋。

如果我们贪图省事和便宜，在中国的军事系统上安装美国GPS，后果则是灾难性的。这是因为，美国GPS开放的只是民码，定位精度本来就比美国军方使用的军码差很多。更重要的是，万一与美国处于战争状态，人家顺手把GPS民码停掉，可是你已经很依赖GPS了，甚至连指南针都丢了，那时可就真的抓瞎了。即便美国不停GPS，但他如果给你发个欺骗码，那么瞄准美国的导弹就可能飞到自家阵地上，这就更可怕了！即便是民码，咱们也不能只依赖美国的GPS，谁能保证美国未来不在GPS的使用上设置障碍？一旦与美国关系紧张，谁能保证美国不在GPS的利用上刁难咱们？谁能保证美国不会利用GPS搜集情报、窃取商业机密？所以说，不管是中国的军事系统还是社会生活领域，绝不能依赖美国的GPS，一旦形成依赖，就会像吸毒者一样无法自拔！后果自然也是灾难性的。因此，中国除了发展本国的卫星定位导航系统，别无选择。

正因为透彻地认识到拥有独立自主的卫星定位导航系统的极端重要性，所以中国决策层下定决心独立研制，确保成功。实际上，从20世纪70年代初中国第一颗人造卫星发射成功开始，对定位导航卫星的研究和论证就已经开始。在这里，有必要对我国卫星事业的发展做个简要的了解。

中国人所熟知的“两弹一星”工程中的“一星”，就是指人造卫星。新中国人造卫星的研制历史可以追溯到1958年。那一年，毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召，研制人造卫星成为1958年的第一号任务，代号“581”工程。但受“大跃进”的影响，一年后“581”工程黯然下马。1965年，在前一年导弹和原子弹相继成功的促进下，加之国民经济的恢复发展，卫星事业得以重启，代号“651”工程，并于1970年4月24日成功发射第一颗人造卫星——东方红一号。

第一颗人造卫星发射成功以后，通信卫星、气象卫星、定位导航卫星等就都进入决策层的视野。“七五”规划中提出了“新四星”计划，随后提出过单星、双星、三星、三到五颗星的区域性系统方案，以及多星的全球系统设想。总之，出于国防安全的需要，中国的定位导航卫星经历了研究、论证、再研究、再论证的过程，对它的研究从来就没有停止过。

众星拱“北斗”的光明未来

20世纪80年代初期，陈芳允提出了双星定位方案，但因经济条件等种种原因被搁置了下来。1991年海湾战争是个重大转折点，在美国GPS的刺激下，被搁置十年的双星定位方案得以启动，被称为北斗导航试验系统（也叫北斗一代）。之所以选择这样一个双星定位方案而不是像美国GPS那样搞30颗卫星的大工程，主要是考虑到当时既没经验又没钱的国情。然而，发射两颗星的局限性很快就来了。因为只有两颗星，所以必须搞高轨道的，因为轨道低了覆盖面就小。只有搞高轨道的，而且还得是静止的，这样才能使两颗星安稳地停留在中国的上空，为中国服务。可是，高轨道卫星有一个大问题，就是定位精度不高，加之只有两颗卫星，所以其定位精度自然远远比不过GPS。20世纪90年代以来，在GPS的反衬下，中国北斗一代因性能不强而受到诟病。于是，在已有经验的基础上，适时启动北斗二代系统，势在必行。

根据《中国北斗卫星导航系统》白皮书，中国北斗的建设实施“三步走”发展战略：第一步，建设北斗一号系统。到2003年，发射第三颗地球静止轨道卫星，增强系统性能。第二步，建设北斗二号系统，于2004年启动，到2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。第三步，建设北斗全球系统，于2009年启动，计划2018年，面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务；2020年前后，完成35颗卫星发射组网，为全球用户提供服务。

虽然GPS从20世纪90年代便开始了在全球的商业扩张，但时至今日，卫星定位导航应用服务仍是科技含量极高的战略性新兴产业，北斗导航卫星产业化的市场空间就极富想象力。据北斗官方负责人的乐观估计，到2020年，中国的卫星导航产业将达到5000亿元。这还只是对中国国内市场的估计，国际市场更是不可估量！

不管是国内市场用户还是国际市场用户，使用北斗、GPS、格洛纳斯等多个系统，减少对单一系统的依赖，增强安全性都是非常重要的和十分必要的。而这一点，正是中国北斗能够与GPS争锋的关键所在。我们相信，中国人一定能抓住这个关键点，众星拱“北斗”定会成为人间天象。