筑梦北斗领航前行—北斗卫星导航系统应用推广国家重大战略与意义

筑梦北斗领航前行—北斗卫星导航系统及其应用推广的国家重大战略与意义：专访原总参谋部作战部副部长、总参谋部测绘局局长、北斗创始人卜庆君

北斗那些往事：我们为什么需要北斗？

2023年12月15日21时41分，我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭，成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。該星是高轨光学遥感卫星，主要用于国土普查、农作物估产、环境治理、气象预警报和综合防灾减灾等领域，可为国民经济建设提供信息服务。

“北斗”在中国传统文化中，占据了太重要的位置，道家、儒家都有专门的经典和命名以及典故，而且还与“天命”相应，那些个“脚踏七星”的王侯将相们更是对此笃信不已。在民间，北斗七星也是十二生肖的重要参考，《春秋运斗枢》曰:“枢星散为龙、马，旋星散为虎，机星散为狗，摧星散为蛇，玉衡散为鸡、兔、鼠，阖阳散为羊、牛，摇光散为猴猿。北斗七星，最重要的“确定方位”这一功能，便是来自于最初的“经验定位”，能够直观但不精确的获得方位。浩瀚星空，北斗指路。古人借助北斗七星，找寻方位和星座。今人利用北斗卫星，进行现代社会的各种往来。我们看到北斗，才去分辨银河。而今，借助北斗，踏上星辰大海的征途，沧海桑田。如今“北斗”卫星部署成功，让古人寄托于心的“北斗”终于名实相副，尤为难得的是今天的“北斗”全球定位系统终于改变了中国在卫星定位方面多年以来受制于人的局面，真正让国人有勇气喊出“我们的征途是星辰大海”。

卜庆君老将军是中国北斗建设中的重要人物，他是中国军方的代表。他在1985年参加过美国组织的GPS开放应用会议，他坚定地认为美国人是靠不住的，中国人一定要搞出自己的导航卫星，一定要走出自己的路子，才能不受制于人。回国后，他就开始奔走呼吁，用了近十年时间，使北斗在国家中立了项，拿到了建设经费。可以说有了卜庆君老将军坚持不懈的努力，才使陈芳允的“双星定位”变为了“中国北斗”。

北斗前传：从北京北三环一个普通招待所三楼那个简陋狭小的“游击队”办公室，到今日浩瀚宇宙中七颗北斗导航卫星，北斗见证了中国航天事业的理想与挫折，艰辛与荣耀，80几岁的卜庆君有一个半旧的本子。他小心翼翼地翻开，拿出夹着的一页报纸，“你看看这是不是美国和中国谈判的那一篇？”如果不戴眼镜，年逾古稀的卜庆君没办法看清报纸上的文字，但是凭借着剪报的形状，他依旧记得上面的内容。这些剪报都是关于北斗导航卫星的报道，从新卫星发射成功到中美谈判，他都一一剪下，珍藏起来。

四分之一个世纪之前，中国的科学家开始研制中国自己的卫星导航系统。后来，这个由中国自主研发的导航系统被命名为“北斗”。这一计划从最初的“最高机密”，直到如今逐步推广为民用，已经走过了四十多年。曾经的主力科学家已经成为白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。在这40多年中，卜庆君老将军从中国人民解放军一位参谋成长为总参谋部测绘局局长，再成为现在的退休老将军。作为项目创始人之一，他对于40多年前的事情记忆犹新。

1985年，卜庆君受邀参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。

“那个会议是在1985年的4月15日到18日。”尽管已经过去二十多年，卜庆君依然清楚记得具体日期。出发之前，学天文大地专业的卜庆君已经了解GPS的功用和发展情况。但是，外国专家在会议上的发言却让卜庆君提高了警惕。

美国的GPS系统诞生于1973年， 由美国国防部组织研发。在那次研讨会上，除了介绍GPS的前景和用途，美国军方告诉与会者，GPS的编码分为军用和民用两种。在特殊情况下，为了保证国家安全，军方会采取三种措施应对紧急状况：第一，降低对方的导航精度；第二，随时变换编码；第三，进行区域性管理。也就是说，通过以上三种方式，美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用。

“这些都是在会议上公开说的。我了解这些之后，就觉得如果我们依靠这个，那我们不是要受制于人吗。”根据掌握的情况，卜庆君撰写了一份报告，其中写道，“对于GPS的发展和应用要跟踪研究，与此同时要发展中国自己的卫星导航系统。”

但这只是一个梦想，具体怎样开展研究，毫无头绪。

就在同一个月，卜庆君受邀参加了另外一个学术研讨会。中国科学家陈芳允在会议上作了一个在当时听来十分新颖的演讲“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”，后来被归纳为“双星定位”。卜庆君在会场里坐着，突然意识到这似乎可以用来开展中国导航系统的研究。他找到时任国防科工委副主任沈荣骏，讲述了自己的想法。两人一拍即合。

得到鼓励的卜庆君直接去往陈芳允家里。在说明自己的来意之后，陈芳允告诉他，“其实我们自己已经研究了两年。”作为著名的电子学专家，陈芳允和其他同事两年来的研究成为了日后“北斗计划”的奠基理论。

在初次沟通之后，陈芳允开始为卜庆君介绍对此理论有所研究的科学家。他们在北京黄寺附近的一家宾馆组织了一次理论说明会。“大家都觉得可以，我们就决定开始筹备可行性论证。”卜庆君说。

第二年3月，卜庆君起草报告请求国家启动双星定位系统的研究。一个月后，由国家主管部门召开了可行性论证会。“参加会议的人还真不少。铁道部、电信局、交通部、林业局都去了。”卜庆君语气一转，“但是，支持的很少，还是泼冷水的多。”

人们提出了三个质疑：第一，既然有GPS，为什么我们还要搞这个双星定位？第二，我们的技术水平能否达到？第三，我们有没有这个经济实力？

“大家说的确实都是现实问题。从这开始到后来的很多次讨论，都有不同意见。现在回头想想，我很感谢这些意见，让我们必须很谨慎。”卜庆君说。

与会者的质疑并非没有道理。美国GPS系统自1973年开始研发，已经耗费上百亿美金，并且承诺向全球提供服务。而此时的中国，走出文革尚不足十年，国民经济仍在困顿之中，人力物力奇缺。

会议进行了热烈甚至是激烈的讨论、争辩，最终，众人从国家战略和特殊时期国家安全的角度，认识到自主研发导航系统的重要性，以及卫星测量手段对国防建设、科研建设的重要意义。很快，参与研发的团队列出了17项重大原始试验专项。在这之后，从1986年直至1994年的八年时间里，这些科学家一直埋头于理论的推演和专项实验。

卫星对于大多数普通人来说充满神秘。“其实卫星就相当于以前打仗时候的消息树。在一个高地上种棵树，有日本鬼子来了，人们就把那棵树拽倒，另外一边的人就都能看见了。”北斗导航系统工程总师、被誉为中国“卫星之父”的科学家孙家栋对《中国新闻周刊》记者说，“这就是信息传递。卫星另外还有两个功能，即信息获取和导航。”卫星导航是这些用途中最为复杂的问题。根据科学家的计算，如果围绕着地球发射24颗卫星，形成三个不同的轨道面，编织成一个网络，那么无论何时何地，人们都能同时看到四颗星。美国GPS系统的研发就是依据这个原理。而与此不同，中国科学家陈芳允所提出的双星定位，是只用两颗卫星即可完成最基本的定位功能。“这是根据中国自己的需求和经济实力设定的，”孙家栋说，“当时的中国刚刚改革开放，经济实力不够。而且，当时也不需要设计出针对全球的系统。”

于是，科学家们开始致力于研究只用于中国本土的卫星导航系统。自从1986年的会议上人们达成一致之后，导航项目的研究就开始各自向不同部门申请科研经费。然而，北斗计划的正式立项，一直等到1994年。

1994年，所有的前期论证工作基本完成，专家团开始撰写立项申请。因为测量就是定位方向，这个中国的导航计划被命名为“北斗”。

立项工作并非一帆风顺。

遇到的第一个阻力，是从研发之初就困扰着科学家们的经费问题。1995年，有关部门向国务院汇报北斗计划。国务院当时对此计划作出了批示。“批示说，这个计划很重要，但也说钱可能没那么多，是不是可以考虑先搞预研。”

所谓预研，是指国家划拨少量款项进行尝试性预先研究工作，而并不能提供充裕资金保证项目的完成。

得知这一指示后，卜庆君坐不住了。当天晚上，他给国家主管部门领导打了一个电话。在电话里，他恳切地说，“咱们可不能再搞预研，这个项目已经走到这一步了，如果搞预研就等于把这个项目毁了。”

王统业这位领导在电话里劝他不要着急。两天之后的领导例会上，他将卜庆君在电话里的想法说给大家，大家商议之后觉得还是应该尽力申请正式立项。

彼时，中国另外两个卫星计划已经确定，两个计划分别有一颗备份星指标。经过商议，大家决定将前两个计划的备份星指标分给北斗计划使用。“我们和两个卫星计划团队多次商议，如果你们打(卫星)成功了，备份星就不需要了。打不成，你们还得继续找问题呀。所以，就先给我们用好了。”

这样的腾挪就使得北斗计划的最初立项不再需要单独划拨资金，这个新生的卫星导航计划终于得以正式立项。此时，美国的GPS系统已经走过快二十年，整体系统已经完成布网，正式开始向全球提供服务。而俄罗斯自己研制的格洛纳斯导航系统已在建设当中。

问题接踵而至。

从1985年进行论证开始，中国航天科技集团五院就一直担任着北斗计划中卫星方面的设计工作。而当北斗计划正式立项之后，正巧赶上航天飞船“神舟”计划开始上马。这样一来，任务一下子加重。在此背景下，相关部门希望将北斗计划的工作迁往上海。

而如果迁往上海，研究工作基本需要从头再来。

“这也是1995年下半年的事。这一年啊……”回忆起那一段往事，很多当事者都不免叹口气。当时，这个调整并未与总参测绘局商议。卜庆君知道之后，直接给时任解放军副总参谋长曹刚川的秘书打了一个电话，“你跟曹副总长汇报一下，不能答应这个调整，要不就把计划毁了。”之后，卜庆君又直接找到曹刚川，陈述迁址之弊，争取首长的理解支持。

迁往上海的计划最终没有实施。此时，相关专家已经陆续被调往北京。但是，这些研究浩瀚宇宙的科学家甚至没有一间合适的办公室。“当时房子很紧，来了人都是打游击。”北斗系统副总设计师谭述森说。北斗计划最初的办公室，就设立在总参测绘局招待所的三楼。

“连我现在这办公室的一半大小都没有。”谭述森指着自己40平米的房间说。他到任的时候，办公室一共五个人，狭小的空间内只能将就容下办公桌。匮乏的不只是办公设施，还有人才。卜庆君曾经与哈尔滨工业大学的校长商量，希望对方能为北斗计划提供几个博士生。对方十分爽快，“你去挑人，他们愿意去，我就放人。”卜庆君赶紧派人到哈工大，每个前来应聘的博士生都会问两个问题，“待遇多少？能解决住房吗？”而就在他们与博士生洽谈的同时，广东一家企业前来招聘，待遇是月薪五千，另提供一套住房。一个月之后，卜庆君的部下一个博士生都没有招到，只有四五个本科生愿意前往北京。

领导觉得必须解决住房问题，不然没有办法吸引人才。于是，一方面开始着手盖宿舍楼，另一方面开始跑到北京市规划局，提出建立北斗计划总站需要用地。规划局很大方地表示，“你们是保密单位。顺义那边要哪块，我们来安排。”主管领导表示太远，不满意。对方又说，“那就沙河以北，哪块都可以。”“我们要上地。”“其实我早就都看过了，就选好了上地。”但是，上地附近已经完成了规划，无法更改。卜庆君就与位于上地附近的航天城的负责人协调，在共用水电的情况下，划拨出了附近的两块土地作为工作区和生活区。

记得那是1997年1月16日，距离春节还有三天，北斗地面中心的基建经费也最终敲定。

就在决策指挥层为这个项目奔忙的同时，北斗研发团队的科学家也一直在进行着自己的工作。他们为自己定出的目标是“保八争七” 第一颗卫星的发射时间保证在1998年，争取提前到1997年。但是一切远比设想的要复杂。

由于北斗系统的奠基理论为双星定位，那么地面上的第三个点就需要有精确的地面高程，即地面高低分布的精确数据。对于科学家来说，这个高程数据是一个极为庞大的数字化工程。“我们有三十年海量的测绘资料，但这些资料都是纸质的，必须全部数字化。”总参测绘局一位资深专家回忆说，“这就需要功能强大的计算机。但那个时候，拥有这样的计算机都很困难。”

在总参测绘局局长袁树友少将的记忆中，这项庞大的数字化工程是从1996年开始的。“那时候咱们的银河计算机也满足不了需求，专家还是建议购买国外的设备。”袁树友对《中国新闻周刊》记者说。最终，巨型计算机引入了北斗计划。

在北斗系统筹备之初，这些早已熟悉GPS的科学家为自己提出要求。“导航精度要高，要有自己的创新。”北斗系统副总设计师谭述森说。他所指的创新，是指北斗系统独有的、GPS不具备的短报文通信功能。“这120个字的短信功能有时候非常重要，用户之间可以互相联系。比如汶川地震的时候，所有通信都断了，救援队就依靠这个功能。”

除此之外，科学家们还制定了导航反应的标准，在5秒之内必须有所反馈。“其实5秒都会觉得时间长，咱们必须从用户的角度出发。如果过了几分钟没有导航显示，那你肯定认为这机器坏了。所以从一开始，我们就制定了5秒的标准。”谭述森说。

为了达到这些标准，北斗卫星发射时间推迟了两年。直到2000年10月，北斗导航系统的第一颗卫星才正式送入轨道。而在此六个月之前，北斗系统的理论奠基人陈芳允已经因病去世。

“他去世的时候，我去他家了。唉……”卜庆君老人叹了口气。陈芳允最终没能看到自己的理论成为现实。

时隔两月，第二颗卫星成功发射。此刻，从提出理论，到发射卫星上天，北斗计划已经走过15年。

在最初的双星定位理念实现的同时，北斗总师孙家栋开始把自己的担忧摆上桌面。“当时就担心如果两颗星当中有一颗坏了怎么办。我就觉得这个问题很为难，无论如何也得向领导汇报。”于是，经过申请，又补发了两颗备份星。而在一切都看似顺利推进的时候，麻烦再次降临。北斗一期和二期之间衔接的一颗卫星发射成功之后突然全部断电，完全报废。为此，研究团队紧急制定了一个名为“泰山计划”的方案，这样的工作一直持续到当年年底，以保证北斗计划一期和二期的顺利交接。

2003年12月开始，北斗系统正式开通开始向国内用户提供服务。作为测量技术手段，虽然目前北斗系统的应用还远不如GPS一样完善，但以往一直依赖于GPS授时、导航的用户，开始多了一种选择而这从长远来说，无论是从国家战略层面，还是在经济利益层面，都具有重要意义。

2007年2月，北斗二代论证会召开，已经退休的很多领导仍到会参加。会议上，专家评估后宣布，当12颗卫星布网完成后，北斗系统的年产值可能达到500亿。

如今，中国军队的导航和授时方式已经逐步由GPS向北斗转换，而金融、电力、渔政和森林防火等民间领域也逐渐尝试使用北斗系统。2010年12月18日，北斗系统成功发射了第七颗卫星。目前，北斗系统进入了卫星发射布网的高峰期。按计划，到2020年，北斗将与GPS一样，成为一个向全球提供服务的卫星导航系统。为人类贡献了“司南”的中华民族，通过北斗计划，进入了定位和授时的宇航时代。

51年艰难的历程

我国卫星导航系统走过怎样一段路程？1968年7月，一份标着“绝密”字样的文件呈上最高决策层的案头，受到重视。国防科工委指示中国空间技术研究院尽快完成论证，时任空间技术研究院院长的钱学森，立即组织相关人员对有关问题展开论证。

5个月后，海军就《关于研制和建设对潜艇指挥通信、导航系统事》在天津召开座谈会，会期36天。海军阐述了发展卫星导航系统的迫切性和必要性，并就一些战术使用问题提出了要求。来自各方面的技术专家讨论认为，发展卫星潜艇导航通信技术难度太大，短期内难实现，可以先研究发展水面上卫星导航系统。

就此，来自军方和地方的科学家围绕以“691”为代号的军民两用卫星导航系统项目展开深入论证，项目组初步确定卫星导航覆盖区以南、北纬80°为主，三星组网，轨道近地点1000千米。

关于卫星研制项目组也有两种打算：

第一种是以“东方红”备份卫星为基础，拿掉短波发射机和《东方红》音乐装置，安装双频测速导航系统，研制出快速试验导航卫星，第二步是边试验、边研制应用导航卫星。

第二种打算，是不搞试验卫星研制，直接按照海军要求研制应用导航卫星。

第二种打算遭到钱学森的反对，他认为搞卫星和搞火箭应该按研制程序办事，先搞试验星，再搞应用星。

1972年3月4日，钱学森建议得到批准，“灯塔一号”卫星导航项目正式命名启用。遗憾的是1980年12月31日，因卫星导航系统技术落后、财力难以承担巨额开支，加之美国子午仪卫星导航系统向民间用户开放，科工委不得不撤掉“灯塔一号”。尽管“灯塔一号”项目无奈下马，但它为我卫星导航事业奠定了坚实基础。

10年之后，陈芳允提出，利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，可惜的是，这一方案并没有引起重视。

1985年4月，南京紫金山天文台召开测地会议，陈芳允再次提出“双星定位通信系统”问题。巧的是总参谋部测绘局副局长卜庆君和国防科工委参谋范厚爽也参加了这次会议。更重要的是就在1985年4月15日，卜庆君刚刚参加了在华盛顿举行的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。在这次会议上，他获悉GPS导航系统分为军用和民用两套，只要美国军方认为有必要，就可以单独屏蔽、限制国内外用户使用GPS定位系统。

通过陈芳允的介绍，卜庆君等同志更加意识到建设独立自主的卫星导航系统的重要性。回到北京，卜庆君立马汇报了情况，获得支持。1986年4月，有关部门就双星定位通信系统的具体问题召开会议，一开始很多人反对立项，经过激烈争论和和深入交流，大家形成统一意见，认为应该从战略安全的高度认识自主研制卫星导航问题，“双星定位导航通信系统”作为预研项目获准立项。

1986年9月下旬，“双星定位通信系统”演示工作于25日展开。北京某用户设备利用我国定点于赤道上空东经87.5°和110.5°的两颗通信卫星进行试验，卫星定位用户位置与实际位置误差在20米之内。不仅如此，此次演示还进行了简单的报文通信和时间播报，这是世界上第一次利用两颗卫星实现地面位置定位、通信和定时一体化尝试。

尽管有了成功的尝试，但离正式立项、工程研制还有很长的路要走。囿于当时财力物力，“双星定位通信导航系统”申请立项伊始，便遇到经费不足的难题。好在天无绝人之路，恰在此时，我国另外两个卫星项目已经正式启动，且这两个卫星项目刚好都有一个备份卫星的指标。经过多方努力，这两个备份卫星指标挪给了卫星导航项目，就此，“双星定位导航通信系统”正式上马，代号“北斗一号”。不少参与此计划的工作人员感慨：北斗一号是“借”来的，决不能辜负！

创业艰难百事多。“北斗一号”刚刚启动就遇到了一个难题，承担导航卫星设计工作的中国空间技术研究院因需优先保障神舟飞船的研发任务，建议将“北斗一号”的导航卫星设计工作迁往航天八院，这就意味着“北斗一号”要从头再来。最后权衡利弊，没有将“北斗一号”卫星研制工作迁入上海。

虽然“北斗一号”工程投入小、见效快，但也存在不少短板弱项，定位精度低、定位速度慢、接收设备体积大，最重要的是不适合军用。因为“北斗一号”采用的是有源定位方式，发射无线电很容易被对方无线电侦查发现，不利于保密。鉴于此，在“北斗一号”研制过程中，项目组就开始第二代北斗系统的论证工作，但是直至2003年才正式立项，这很大一部分原因源于伊拉克战争的刺激。让我方人员影响最深、最刺激的是，伊拉克战争期间，中远公司一艘远洋货轮途经印度洋时，被美军拦截，要求停船检查。这艘货轮拒绝美军这一无理要求，继续前行，可是没多久，就发现GPS导航系统失灵了，不得不停止前行。

这更加促使我们加紧推进北斗导航系统的建设。2007年4月14日，首颗第二代北斗卫星进入中高轨道，随后12年时间，北斗导航系统建设步入快车道！届时北斗导航系统将会正式“征战”全世界，向美国GPS长期以来的霸主地位发起冲击。然而就是这样一个历史性的伟大工程，在近些年来顺风顺水的发展情况下，很少有人知道，当初北斗导航系统的研发差点就黄了。我国的北斗系统启动于二十世纪80年代中期，国家“863计划”倡导者之一、原国防科工委科技委顾问陈芳允院士（也是我国两弹一星元勋）于1985年提出了仅用两颗地球同步轨道卫星实现定位的建议，用以解决在资金困难时期构建宏大系统的难题。

关于北斗系统，在一般材料和文件中的标准描述是：北斗卫星导航定位系统是我国自主建设、独立运行，与国际上其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。

在我们日常工作中，与地方政府、有关单位、各行业同志接触时，总会有人问到，美国GPS用着很方便，为什么还要搞北斗？

因为卫星导航系统关系国家安全，不管国外系统多么完美无缺，免费使用政策多么诱人，你也不能永远依赖别人。

其实GPS免费使用是一个战略诱饵。GPS免费对全球开放是美国国家战略，是谋求优先话语权的体现，也是美国称霸全球的道具。具体来说，就是以免费为诱饵，使其他国家不得不不断完善GPS应用基础条件，如今大部分国家都在发展基于GPS的星基增强、地基增强系统，以满足本国的应用需求，从而使世界各国为GPS建设加大投入，提供监测，提高可靠可用性，进而使GPS广泛地渗透于人们的日常生活中。美国的战略家认为GPS免费开放带来的战略利益高于收费服务带来的利益，能隐藏利益于无形之中，更利于美国全球战略的实现，事实上也正是如此。由于GPS 一家独大，就拿我国来说，银行、电力系统很多还是依靠GPS授时，我们的很多汽车上的导航系统也是GPS，甚至于军用装备上GPS也还存在，这样就会带来一个令人不安的设想——假如在关键时刻美国人关掉GPS，或者在信号上“做点手脚”，那我们怎么办？事实上，这已经不仅仅是想象与担心，而是已有先例可循，GPS中断的干扰就的确出现过。

目前不用说美国用其他政治、经济手段，就是只要仅仅把GPS的服务精度降低或暂时关闭，使用GPS的国家或地区的经济运行就将遭受严重影响甚至发生混乱。这就是不战而屈人之兵的战略手段，在貌似给予当中，不知不觉地控制了他国经济。所以必须要有清醒的认识，积极发展独立自主的卫星导航系统。基于上述担心，世界各大国与国家集团开始考虑对策，由此诞生了俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略等卫星导航系统。

北斗系统是国家重大战略基础设施，是推动经济社会发展新的增长点，这已是当前全社会的共识。但更重要的是北斗系统是国防和军队信息化建设与保障的重要支撑，是维护国家空间战略、经济战略、安全战略的重要保障。

中国作为世界第二大经济体和第一大美元储备国，在当今开放的大背景下，存在着各种国家安全问题，而且越开放，面临的安全风险也越大。因此在北斗国际化已成为大势所趋的情况下，北斗系统的战略意义越来越大，影响愈加深远。

卫星导航系统是一个国家综合国力的体现，是大国强国的标志。开拓这个极具挑战性的世界高新技术领域，中国人只有依靠自己。我们立足国情军情，创造性地提出“先有源、后无源，先区域、后全球”的发展思路，确定“三步走”发展战略，稳扎稳打、循序渐进，投入少、效益高，使我国跻身于世界卫星导航大国行列，振奋了军心民心，大长了中国人的志气。

经过长期的努力拼搏，我们攻克全部核心技术，立起自主的时空基准，实现了宇航能力由单星研制到组批生产、由单星在轨工作到多星组网运行的整体跃升。这是我们推进自主创新、建设创新型国家的生动写照。北斗卫星导航系统成功应用于实践，特别是有源与无源相结合的独特体制，丰富和发展了卫星导航理论，拓展了卫星导航服务的领域，是对世界卫星导航的重大突破。

卫星导航定位技术最早应用于军用定位和导航，随着技术的发展与完善，其应用范围逐步从军用扩展到民用，渗透至国民经济各部门，应用领域遍及海陆空天。

孙家栋院士一直强调“北斗系统的重中之重在于应用”，应用是北斗建设的出发点和落脚点。而北斗的应用领域只受人们的想象力所限，可以说没有做不到，只有想不到。它已经成为一种崭露头角的全球信息基础设施，是推动国家经济建设和实施可持续发展战略的强有力支撑。从这个角度说，美国之所以能称霸世界与它是世界第一个建成全球定位系统(GPS)的国家是密切相关的。

在军事领域中，从上世纪90年代以来的海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争等几场局部战争中，美国的GPS在精确武器打击、陆海空三军导航定位方面发挥了巨大的军事作用；在经济领域中，卫星导航定位业务一直被美国的GPS系统所垄断，其相关产品和服务市场的年产值达100亿美元，美国联邦航空局预计，随着卫星定位及导航应用的日渐广泛，这一行业的销售规模在2020年将达到5000亿美元。卫星导航定位已经成为当今国际公认的八大无线产业之一，创造出巨大的经济利益和社会影响，为全球的经济发展做出了卓越贡献。正是基于此，世界各国都看到了卫星导航定位系统的地位和作用，于是竞相在这一领域开始了角逐。同世界其他大国一样，卫星导航等许多高新技术往往起源于军事需求，优先服务于国防，而最终在民用领域显示出充分的市场价值。北斗卫星导航系统连续十多年保持稳定运行不间断服务，在军事与民用领域的应用都得到了长足的发展。

目前，北斗应用受到了各行业主管部门与各级地方政府的高度关注，北斗的科研成果大量涌现，应用领域不断扩展，产业化进程风生水起，“北斗风”正在席卷全国。首先是海事渔政、交通运输、电力、铁路、民航、金融、通信、公安等国家重点行业领域使用北斗的政策都在逐步出台；

其次是一些市场化的行业领域，例如精准农业、森林防火、气象水文、环境监测、智慧城市等等，近年来也逐渐由早期的示范应用向着产业化规模化的趋势推进发展；

第三是大众应用领域，例如智能驾培、老人监护、特殊人群监管、智慧旅游、智慧医疗、车辆前装、北斗手机、北斗学生卡等等，更是会产生亿万级的用户规模。随着北斗系统亚太地区服务能力的日渐提升与应用技术的逐渐成熟，北斗在促进我国国防经济社会发展水平的同时，也引起了周边国家的积极关注，东盟、西亚等服务区范围内的国家出于吸引中国投资、打破GPS垄断、降低服务成本等考虑，对引进北斗卫星导航系统兴趣浓厚，其中泰国、老挝、柬埔寨、巴基斯坦等国都纷纷表达了使用北斗卫星导航系统的强烈愿望。有的已经签订了战略合作协议，有的正在商务谈判之中。然而，北斗国际化应用问题并非简单的技术或商务问题，未来我们也将结合政治、军事、外交等领域，加强顶层筹划，制定方针政策，力推将北斗境外应用纳入到国家层面的双边互访与科技经贸合作的整体战略中。

随着北斗在国民经济和国防建设各领域应用逐步深入，集成服务不断创新，重点行业初具规模，国际合作取得成效，整体应用已进入产业化、规模化、大众化、国际化的新阶段。目前已被国际海事组织接纳认可为全球第三个卫星导航系统。

目前，我国北斗卫星导航定位技术正在由军用领域逐渐向民用领域转化，发挥北斗技术在智慧城市建设中的作用，随着不断深化挖掘服务市场、使其价值实现最大化，众多企业在不断的研发与创新。目前，该项技术的应用已延伸到市政规划建设和防控管理、公共安全监控领域等，比如无人机在农业、电力管线、石油管线巡检中的应用，“智慧井盖”通过准确定位在防洪防汛中的作用，“智慧停车”在城市化进程中的作用等等，这些“北斗+”服务应用已成为智慧城市中不可或缺的部分，为政府、百姓带来安全、便捷的服务模式。

一次偶然的发现

1957年10月4日，人类历史上第一颗人造地球卫星，在苏联发射成功，这颗取名为“卫星-1”的发射，标志着人类走出地球，迈向太空，展开了进入太空探索的第一步。

苏联卫星成功发射，引起了美国的极大震撼。在美国的计划中，应该是美国的卫星率先升空。在美国马里兰州的霍普金斯大学，由美国国防部、美国海军、国家导弹防御局、国家安全局及国家情报局等联合组建的物理实验室中，两个科学家对卫星-1展开了连续的跟踪和监控，在对卫星-1的无线电发报机信号的追踪过程中，他们发现了一个苏联人忽略掉的物理现象——多普勒频移，苏联人不相信外太空和地球一样，无线电传输同样适用于多普勒效应。

人造地球卫星围绕地球运转存在一定的规律，这就影响到卫星发射的无线电频率，卫星离地球越近，无线电信号就越强，传递的内容就会越清晰；卫星离地球越远，则无线电信号越弱，传递的内容就会越断断续续。

根据“多普勒频移”，可以计算出人造卫星的运行轨道，也就可以计算出卫星的方位、速度以及高度等在轨运行的实时参数，简而言之，他们可以通过多普勒频移，确定卫星的实时位置。

不久之后，美国向外界公布了苏联卫星的运行轨道，这一数据，作为卫星设计及发射的国家，苏联也未能精确计算出来。

11月3日，苏联第二颗卫星——卫星-2号进入太空，这颗体积更大、重量更大、空间更大、携带无线电发报机功率更大的卫星，还搭载了一条狗一同进入太空。通过对卫星-2号的跟踪与监控，苏联人自己也验证了外太空中多普勒频移的存在。

1958年2月1日，美国在匆忙中将自己的第一颗人造卫星探险者1号（Explorer-1）发射升空，他们在知道利用多普勒频移可以计算出卫星轨道、速度及方位之后，在探险者1号卫星上，增加了一个无线电信号功能：导航——卫星通过无线电将携带的各种实验设备所获得的科学数据下传到地面站，并对地面站提供定位信标的功能。

美国人通过对苏联的两颗卫星、自己的一颗卫星持续的跟踪、监控，并在自己的探索者1号卫星上试验后，再一次证实了外太空多普勒频移的存在，更为重要的是，地球—卫星之间存在的多普勒频移，可以更大范围的应用在定位信标上，而不仅仅是对固定的地面监测站。

1958年3月，一项“公交导航系统”的实验性项目，在物理实验室开展起来。原理就是既然通过地球上固定的点，可以计算出卫星的轨道、速度及方位，那么通过卫星，也可以计算出地球上某一个信标的轨道、速度及方位。

没有人能想到，全球定位系统的起源，竟是美国人监控苏联卫星而发轫的。1968年，美国军方的第一代卫星导航系统正式运行投入使用，这个名为国防导航卫星系统的项目，成为了美国乃至全球卫星导航方面第一次最为伟大的尝试，这一尝试，拉开了卫星定位及导航的序幕。

这项仅仅局限于军方导航定位的系统，使用面太过于狭隘，民用部门强烈要求扩大使用范围，毕竟，精确定位和导航，大家都需要的嘛。而处于冷战高峰时期的美苏，都不会吝啬在这方面的投资，军备竞赛、太空争霸的大背景下，美国从上至下都觉得美国十分需要导航卫星系统的存在。为了达到阻吓、威慑及通达顺畅的目的，美国决心投资更大的资金来打造全球性的卫星导航系统。

1973年，这一年的劳工节，被确定在9月7日。美国国防部召开了一次由12名（军方）各部门人员构成的内部会议，在五角大楼正式提出组建一个全球性的卫星导航系统——Navstar，即授时和测距导航卫星(Navigation Signal Timing and Ranging)，为方便引用及推广，又将之称为全球定位系统（Global Positioning System，GPS）。

这是美国航空航天史上，继阿波罗计划、航天飞机计划之后，第三大空间探测及应用计划，在GPS的徽章上，刻着“Master of Space”——太空主人。到今天，阿波罗计划已经停下来60余年，随着2011年3月9日，发现者号航天飞机执行最后一次飞行计划之后，美国便宣布永久停止航天飞机的飞行，三大计划中，只剩下GPS还在持续的、深刻的影响着世界。

这是一个伟大的发明，真正地让地球上每一个事物点之间有了准确的联系信息，让每一个静止的或者移动的物体，有了可以被捕获的方式及手段，而且还能与其他信号源产生联系，甚至共享实时数据。

但是，GPS在设计之初只是为军方服务的，直到1973年9月才由美国国会通过，改为“军民两用”性质。

民用信号为SPS（Standard Positioning Service，标准定位服务），这一信号可由公众自由的使用。由于GPS诞生的特殊背景，美国担心GPS被国外敌对势力利用，甚至被恐怖组织利用，进行非法的报复等行为，美国保留限制GPS信号强度、甚至关闭GPS信号的权利。GPS在提供给非军事用户的信号精度，进行了一定的限制，在这一公开信号中，美国加入了SA码(Selective Availability)的干扰源，以降低GPS功能的精度。

2000年4月28日，克林顿政府签署命令，解除对SPS的SA码干扰，使SPS的精度，从之前的100米-300米，直接提升到1米-20米，人们才能真正的享受到GPS带来的便利。

军用信号为PPS (Precise Positioning System，精确定位系统)，这一信号，只有授权的使用者具备有解码设备、密码及特殊信号接收机才能使用，一般情况下，获得授权的只有美国政府、军方及其盟友的特殊机构，才能获得使用PPS的授权。PPS信号是整个GPS系统中最优质的部分，它能达到GPS对外宣称的厘米级定位。

为了保障PPS信号不被干扰，美国对GPS系统加入了AS（Anti-Spoofing，反电子欺骗技术）技术，通过对PPS信号进行加密处理，防止对PPS信号进行电子干扰和非特许用户对精码进行解码。

GPS有着高精度（精确锁定）、全天候（任何时候）、高效率（快速响应）这些无可比拟的特点，在位置定位上达到10米以下的精度，时间误差不大于0.1s，授时精度小于30ns，可以在几秒到十几秒的时间里确定事物准确的位置及时间。

1989年2月14日，第一颗GPS工作卫星发射成功，标志着GPS系统第二代卫星开始投入组网并运营，这一阶段的卫星称为BLOCK II和BLOCK IIA，之后，美国在1989年发射了9颗这一型号的卫星，也就是这个时候，由伊拉克入侵科威特引发的第一次海湾战争爆发。

海湾战争，打醒了苏联人，更打醒了中国人。

1989年11月，美国将在轨的GPS卫星停止工作，时间是两个星期，在这期间，美国对GPS系统进行进行高频抖动技术试验，之后恢复工作。1990年3月25日到8月29日，美国再次对GPS系统进行了高频抖动技术试验，同时对SPS信号进行SA干扰，进而将星历精度降低。

1991年8月，海湾战争爆发，这场前后仅38天的战争，成为世界战争史上的一个新的开端，基于这场战场，无论是参战的美国，还是深陷阿富汗泥潭的苏联，还是东亚的大国中国，都从二战思维中惊醒，开始思考新环境下的战争形态。

海湾战争是第二次世界大战结束后现代化程度最高的战争，广泛使用了20世纪80年代末90年代初最先进的高技术武器装备。战争节奏快、烈度高、立体性强。战争表明，掌握电磁空间的控制权，对取得战争胜利具有重大意义；战略空袭已成为战争的独立阶段，空中战役的时间占整个战争的十分之一，对战争进程影响很大；在地面战斗中，实施战役欺骗、加强海空协同、实施大纵深迂回包围、重点打击对方重兵集团，对迅速达成战役目的起了重要作用；传统的作战方式，如构筑坚固的地下掩体和人防工事，大量布设水雷、地雷和开展心理战等，在现代条件下仍未失去其意义；高技术武器装备虽然在战争中发挥了巨大威力，但如果没有可靠的技术保障和后勤保障，则难以充分发挥作用。最让梦中人惊醒的，则是三位一体的作战方式。GPS在战争中的作用，进一步刺激了中国的科学家们。

1983年9月1日，一架大韩民国编号为007的客机，搭乘乘客及机组人员工269人，从纽约起飞，在经过苏联边境时，出现了偏离航线的情况，误入了苏联萨哈林及莫涅龙岛的禁飞区，苏联在发出警告没有收到回应的情况下，在客机即将飞离苏联领空时，苏联发射导弹将其击落，269人无一生还。

之后，里根总统签署总统令，开放发展了十年的GPS系统供民用。此时，GPS系统第一期投入使用，在原有卫星的基础上，GPS系统发射了7颗BLOCK I的试验卫星，并通过研制各种用途的接收机用于GPS系统的功能。最终的实验数据表明，GPS系统的定位精度远远超过设计标准，SPS信号在不加入SA干扰的情况下，其精度就可达14米。

这对于地球上每一个有志于研究卫星定位导航的国家来说，即兴奋，又是挑战。

这一年，北京跟踪与通信技术研究所所长、国家“两弹一星”科学家陈芳允与合作者们提出了一个有别于GPS系统的定位理论——“双星定位通信系统”，即通过两颗地球静止轨道卫星实现区域性快速导航定位并兼有通信功能的定位方式。

海湾战争，只是打醒了中国人，但是还没有一件事，一件屈辱的事情来再一次刺激中国人，但是这样的事情，很快就来了，而且还是接二连三地来。“银河号事件”是第一件刺激中国人的事情。

1993年7月23日，美国单方面宣称，驶往伊朗阿巴斯港的中国籍“银河号”货船载有制造化学武器的前置化学品（具体是硫二甘醇和亚硫酰氯），要求中国政府立即采取禁止措施，否则美国将按照其国内法制裁中国。

8月1日起，美方派遣在附近巡游的航空母舰战斗群的驱逐舰、飞机对“银河”号近距离跟踪和低空侦察、拍照，这无疑是对中方主权最为破格的挑战，也扰乱了银河号的正常航行。

8月3日，美方又对中国提出无理要求（中方只有选择权的那种）：

中国政府命令该船返航回出发港；或者由美方登船检查货物，以查明船上是否存在上述的违禁品；或者银河号停留在某个点，“听凭发落”。

同时，美国还向该船计划停靠港口所在国（沙特）施加压力，阻止进港卸货。

当天，中方对银河号发出命令，将船只停泊在霍尔木兹海峡以东附近的公海海域。中方对美方提出的质疑进行认真的、全面的查验，银河号运往伊朗的24个集装箱，主要是文具、五金和机械零件，并无禁运物品。

8月4日，中方对美国发出通告，银河号并不存在美方所说的化学品，为保留一点尊严，中方提出让第三国派出检查人员，登船对银河号查验。

美方对此置之不理，继续坚持要求中方选择并执行美方提出的三个要求之一。

随后，美国将银河号的GPS信号中断，银河号被迫在公海漂泊长达22天，而且在没有导航的情况下，银河号的既定航线被迫改变，再这样下去势必要将卸货时间一再延误，为避免更大的损失，中方再次提出由第三国派遣人员登船查验的建议，不过与之前的有所不同，允许美方一并派人随同登船，也就是说由第三方变成“三方登船”——这可能是当时环境下最大的让步了。

更为可恨的是，这期间美国海军61号巡洋舰给银河号发过一份传真，传真内容是：“只要你们提出要求，我们会随时为你们提供蔬菜、淡水和燃料。”这不就是赤裸裸的对待犯人的施舍么。在传真的结尾还有一句：“希望你们从什么地方来，回到什么地方去。”这不就是是赤裸裸的威胁恐吓么？

8月26日，由中国、沙特、美国三方在沙特达曼港谈判，并达成协议：

一、审阅银河号的货运清单，找出运往伊朗的货物进行外观检查；

二、对美方有疑问的货箱，可卸下进行开箱检查；

三、检查结束后，由中、美、沙三方共同在检查结果上签字，并公诸于众。

27日，以中国外交部国际司副司长沙祖康为组长的检查团一行16人登上银河号，看望船员们。

28日，沙特7人、美方10人的检查组与中方一道，登上了银河号开始查验。

30日晚10时30分，最后一箱货物检查结束；31日，所有的液体化学物品的检查化验结果也出来了，依然没能找出硫二甘醇和亚硫酰氯的踪迹。

美方马上就出尔反尔，对26号签署的协议拒不执行，并又一次提出无理要求，对银河号进行二次检查，并将检查范围扩大为对整个银河号所载货物，包括非运往伊朗的第三方国家的货物。

这是对中国主权的扩大化打击，在国际贸易中，货轮代表的是发出国，所载货物代表的是发出国与发往国的贸易主权，在国际贸易中，无论什么环境下，主权国家是不能擅自认为的对第三国货物进行染指的，这种在国际法允许下的国际贸易，实质上代表的是国家主权。为尽快查清事实，中方同意了美方的又一次无理要求。

9月4日，第二次检查结束，银河号所载的782个集装箱全部检查完毕，仍旧没有发现禁运品。下午一点左右，中、沙、美三方在检查完银河轮全部货物的报告上签字，共同确认银河轮没有运载硫二甘醇和亚硫酰氯。

银河号事件，是美国一手炮制、为污化国际贸易中中国的国家形象而发起的一起严重侵犯中国主权的事件。污蔑中国籍货轮载有禁运品，并派出军机、军舰进行跟踪、侦查和拍照，而且还发出侮辱性的传真、切断银河号的GPS导航信号，导致银河号的漂流，而且最终拒绝道歉，这是最为典型的霸权主义和强权政治。

1994年1月10日，国家批准北斗一号工程立项，北斗终于在提出设想后十余年得以立项。立项后，马上紧随而来的危机，加快了北斗的步伐。

1996年，第三次台海危机爆发，美国为给当年3月23日举行的台湾地区领导人选举助威，直接插手中国内政事务。

3月8日，中国宣布举行为期半个月的“联合九六”实弹演习，同一天，美方宣布部署在日本横须贺港的独立号航空母舰战斗群驶入台湾东北海域，同时宣布加派尼米兹号航空母舰战斗群前往台湾东部海域，预定3月11日与独立号航空母舰战斗群会合，并悍然驶入中国台湾海峡，战争一触即发。演习开始，中国发射四枚东方15短程地对地弹道导弹，掠过台湾海峡，直接命中目标，同一时间，美国宙斯盾级驱逐舰碉堡山号在屏东东港小琉球岛附近检测到这四枚命中预定目标的导弹。演习当天零时整，中方从永安分别试射两枚东风15导弹，落在高雄外海西南30至150海里处；一时整，从南平发射一枚东风15导弹，落在基隆外海29海里处。落点在30-150海里的两枚弹道导弹，实际上是偏离目标了，而稍后发射的那枚，命中预定目标。偏离预定目标的两枚，在军事迷中，一直有一个说法是美国在GPS信号上做了手脚，导致导弹制导失效。

这一事件连同银河号事件，告诉了所有中国人一个最真实的事实：

美国在中国处于战时状态下，肯定会关闭中国所使用的GPS信号，无论交战对方是美国或者是其他任何国家（或地区）。

2001年4月1日，一起震惊中外的事件，在美国单方面挑衅下再次发生，这就是“南海撞机事件”。

当天早上8时55分，隶属于美国海军航空兵空中侦查第一“全球观察者”中队的一架EP-3型BuNo 156511号侦察机在中国海南岛东南70海里（110公里）的执行“PR32”侦查任务，这一海域靠近中国根据联合国海洋法公约主张拥有主权的200海里（约370公里）专属经济区，中国对这一区域拥有绝对的领海、领空主权。

中国发现美国一架侦察机飞抵中国海南岛东南海域上空执行侦察任务后，派出两架歼-8 II歼击机进行合法监视并喊话，这个时候，美国侦察机实际上已经在中国领空附近，连续飞行侦察六个多小时。

9时7分，在海南岛东南104公里处，美国军机突然转向，其左翼先同王伟驾驶的歼8-II型81192号战斗机相撞，撞击造成解放軍飞机坠毁，驾驶员王伟少校跳伞后下落不明，最终确定壮烈牺牲。美国军机则因碰撞导致整流罩脱落，一只发动机撞毁，无法返航。

9时33分，美国军机随后在未经中国许可的情况下进入中国领土，降落在海南陵水机场。

4月2日、3日，就任美国总统才三个月的小布什连续发表讲话，声称这一事件可能破坏两国建立卓有成效关系的期望。同时，派遣3艘驱逐舰在中国南海附近游弋，其态度不言而喻。

4月11日，美国驻华大使普理赫向中国外交部长唐家璇递交了关于美国军用侦察机撞毁中国军用飞机的致歉信，这封致歉信，美国前前后后改了六次，这可能是中国当时能做的最大的争取。

随后，中方同意释放24名美国机组人员，并于4月12日回国。

7月3日，经拆卸后的美国军用侦察机由租用的俄罗斯安-124运输机运离中国，并于次日抵达夏威夷。

而美国对于中国牺牲人员的赔偿，是一个没有任何诚意的数字：34567.89美元。

这是一起美国单方面发起对中国进行军事侦查行动、在未经中国许可下进入中国专属经济区、领空对中国进行军事侦查，并在撞毁中国战机，造成中国方面机毁人亡后，悍然进入中国领土并降落的事件。这一事件，是对中国主权最为严重的侵犯。王伟烈士跳伞后，中国调动了超过10万人次进行了连续数天的搜寻，最后没有找到。

反观1999年3月27日，南联盟击落美国隐形轰炸机F-117后，其飞行员泽尔科跳伞后，依靠GPS信号，在南联盟首都贝尔格莱特附近40公里的农田里、南联盟军队的眼皮子底下被救走，前来营救的，仅仅是一架美军A-10攻击机与三架MH-60G直升机，他们依靠的就是GPS定位导航系统，精确的将泽尔科找到并救出。

如果中国的伞兵均携带有不受干扰的卫星导航定位装置，那么，王伟他极有可能不会牺牲，但是，彼时的中国并没有。

以银河号为代表的民用领域、以东方15代表的军用领域，南海撞机代表的（战时）士兵营救，卫星导航定位系统的作用，体现的淋漓尽致。

中国的导航命脉，捏在了美国手里面，没有自己的卫星导航定位系统，随时受制于人，小到商旅往来，大到灭国战争，在精确制导的海空天三位一体的战争中，卫星定位系统的重要程度，不亚于人类的存在。

打醒了，还要再刺激下，这是在“企鹅的伤口上撒了辣椒酱”。

我们看看什么是GPS。

GPS全称是全球定位系统，由美国军方在子午仪卫星定位系统基础上研制而成。20世纪70年代，美国国防部为了给陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并进行情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，开始研制“导航卫星定时和测距全球定位系统”，简称全球定位系统

美国开放了GPS以后，的确对世界各国的很多领域产生了很大帮助。而且GPS成本很低，即使民用版本也是非常好用的。GPS的厉害之处在于，它可以根据运行在特定轨道上的卫星之间相互数据的组合，精确地测定地球上任何一个能接收到卫星信号的点的位置和时间。首先GPS是一个定位系统，测定这个点位置的时候，可以精确地确定事物点的经度、纬度以及高度。其次，它还是一个精确的“授时系统”，可以精确的确定该事物点即时的时间，而且这个时间误差在民用终端上，可以达到1s以内，而GPS本身的授时精度，误差在30ns以内。

由陈芳允院士提出、卜庆君连续奔走递交报告，一拖再拖的中国卫星导航系统，从“双星定位通信系统”转变的北斗系统，终于在1号卫星及2号卫星定轨后终于出现雏形。经过在轨性能测试后，项目组终于确定性能参数满足研制任务要求，可以利用两颗卫星构成的“双星定位通信系统”进行导航定位。

这是北斗走出的第一步，北斗一号开始初步的实施组网并提供服务，随着2003年5月25日北斗-3号卫星的发射并定点于110.5°E作为备用，北斗一号的双星定位基本形态确定：

由两颗静止轨道卫星与一颗备用卫星、地面控制中心与北斗用户终端三部分组成。虽然北斗一号的服务范围很小，仅局限于国内，而且精度也只有20-100米，授时精度60ns，但是其拥有的120个字的短信功能，成为了一大亮点。

最为重要的是，北斗一号的发射成功，使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2004年8月31号，北斗二号正式立项，北斗二号并不是北斗一号的延续，而是全新设计的导航系统，为此专门向国际电联申请了专属频段。

中国人用了用8年的时间，从2007年4月14日第一颗北斗导航卫星 (M1)从西昌卫星发射中心被“长征三号甲”运载火箭送入太空。到2012年10月15日最后一颗卫星发射成功，北斗二号建成了由16颗卫星和32个地面站天地协同组网运行的区域导航系统。

并于2012年12月27日起正式提供服务，服务范围涵盖亚太大部分地区，南纬55度到北纬55度、东经55度到东经180度为一般服务范围，服务内容包括导航、定位、授时和短报文通信服务。服务方式分为开放服务和授权服务。其中开放服务是在服务区免费提供定位、测速、授时服务；授权服务则是向授权用户提供更安全与更高精度的定位、测速、授时、通信服务以及系统完好性信息。相比于北斗一号，北斗二号提供的服务不仅是区域范围扩大，最重要的是精度得到了进一步提升：定位精度优于20米，授时精度为50纳秒，测速精度0.2米/秒。

在2009年4月15日，第二颗北斗二号卫星入网，北斗二号开始提供服务，这一年年底，北斗三号卫星导航系统正式立项。

2015年03月30日，首颗北斗三号试验卫星入轨，前后共发射了五颗此类卫星。

2017年11月5日，北斗三号首颗组网卫星发射入轨，2018年12月27日，北斗三号正式向“一带一路”国家和地区及全球提供基本导航服务。2019年12月16日，我国以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星。至此，北斗三号全球系统所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕，标志着北斗三号全球系统核心星座部署完成。

2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星成功发射，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

北斗三号提供的服务，在全球范围内，定位精度优于10米，测速精度优于0.2米/秒，授时精度优于20纳秒；在亚太地区，定位精度优于5米，测速精度优于0.1米/秒，授时精度优于10纳秒。

从1994年立项，2020年首星入轨到2020年组网完成，北斗在20年的时间里，发射了59颗卫星，在这世界卫星发射史上都是罕见的。

一次次被逼到绝境，又一次次爬起来。”

这句话是总设计师杨慧面对采访时说的，这句话，也是对北斗系统最真实的反映。

首先，频段方面，根据国际电信联盟的规则，卫星运行的轨道和信号频率在使用前必须提前申请，且必须在申请通过后的7年内完成卫星发射入轨和信号接收，否则相关资源会被回收。而且还有“先申请、先获得，先发射、先占有”的规定。

2000年4月18日，中国申请的频段获得通过。国际电信联盟分配了E1（1590MHz）、E2（1561MHz）、E6（1269MHz）和E5B（1207MHz）四个波段给北斗卫星导航系统，这与伽利略定位系统使用或计划使用的部分波段存在重合。

这意味着在接下来的7年里，卫星必须发射升空并传回可接收的信号，北斗一号首星的发射，还是半年多以后的时，申请作为频段载体的北斗二号还没有正式立项。

留给中国人的时间不多了，有可能是国家相关部门或高层觉得北斗无法完成这样的任务，在北斗一号第三颗星发射成功，开始提供服务之后，选择了与欧盟合作，共同推进欧洲版的GPS——伽利略计划。

2003年10月30日，中欧首脑第六次高峰会议期间，欧洲共同体15个成员国依次与中国签署了“中华人民共和国与欧洲共同体及其成员国关于民用全球卫星导航（伽利略计划）合作协议”——这被专家称为中欧“伽利略计划”合作的政治协议。“伽利略计划”成为有史以来中欧双方最大的科技合作项目。“伽利略计划”的目的是要在2008年建立一个覆盖全球的卫星无线导航系统——称为伽利略系统。该系统将是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统，它由30颗中轨道卫星组成，可直接为用户提供误差不超过10米的全球定位服务。

双方向好，本身是件大好事，欧洲当时的反美反战情绪很高，中国的北斗也遇到了瓶颈，双方抱团，打破美国GPS一家独大的局面，对双方都是利好，何乐而不为呢？

根据预估，伽利略计划的资金投入为33亿欧元，按照15+1的方式，中国应该出资约2.3亿欧元，首期出资5000万欧元。中国是老好人老老实实的将2.3亿欧元打给了欧洲，但是，中国的工作人员，连伽利略计划的核心，都不能接触，也就是说，中国是出钱的冤大头，技术是不可能让你碰的，而且刚开始的伽利略计划的确进展神速，在2005年12月28日就发射了第一颗实验卫星，一度让中国人看到了希望。

但是，2006年年中，为伽利略系统注资的政府社会资本共同体瓦解，欧盟委员会决定将伽利略系统国有化。早期，伽利略系统被看作是一个政府财政参与的私营项目，项目主管积极邀请中国加入，这样在短期内可以获得中国的投资，而且中国的确将约定资金打入到计划中去，从长远看还能在中国的定位授时市场获得独特优势。

然而，随着欧盟委员会将伽利略计划收归国有，出于对欧美关系以及对安全与技术独立的考量，中国实际上被伽利略系统排除在核心层之外。11月，中国被踢出伽利略计划，中国之前的投资也没有得到任何回报。12月，中国重启被耽搁了3年多的北斗系统，并抢在欧盟之前，率先在2007年先后发射了北斗一号的最后一颗替代星，和北斗二号首星。北斗二号首星发射时间是2007年4月14日，从变轨到入轨到定点，已经是4月16日晚8时，这个时候，监控大厅接收到了卫星信号从两万公里外的太空传回的信号并成功解析，此时向国际电联申请的频段失效仅剩4小时。

借此，中国获得了国际电联划分给中国的北斗二号系统的频段，这部分频段，正是与伽利略计划频段重叠的部分黄金优质频段。

花钱买来的教训，才是真正的教训，如果注资伽利略计划是决策失败的话，那么，卫星导航系统的授时功能用到的原子钟，则是中国尖端科技突破的又一个典型例子。

北斗一号，中国采用的授时原子钟是瑞士进口的。原子钟这个东西，当时仅有美国、俄罗斯和欧盟（仅瑞士）有，美国是不可能出口原子钟给中国的，俄罗斯方面，连自己的格洛纳斯都搞不定，哪还有其他资源来出口给中国，那么，中国的授时原子钟，只能向欧洲求助。

瑞士，虽然标称自己是永久中立国，但实际上，仍旧受到地缘政治和美欧各方的压力。

北斗二号立项后，中国试图继续向瑞士进口原子钟，结果瑞士不予出口。原因是北斗一号采用的是有源定位，只能民用，军用价值不大，而且北斗一号的实验意义更多一些。但是到了北斗二号，中国改为了无源定位，这意味着跟GPS一样，是军民两用的产品了。那么，瑞士作为《瓦森纳协议》的缔约方之一，绝对不能出口高精尖产品给中国用于可能军用的用途产品。原子钟进口渠道彻底断开，中国只能自己解决，而中国在卫星搭载授时原子钟方面，技术几乎为空白。

两年，用了足足两年的时间，中国航天科工集团二院203所便突破了铷原子钟，之后，上海天文台自主研发了星载氢原子钟。也就是说，中国不同的部门，自主研发了不同的星载原子钟，而且精度比欧盟进口的还要高。

北斗的突破，其实不只是单个器件的突破，而是整个系统和整个系统之下的产业链，甚至包括运载火箭。

北斗三号卫星使用寿命，从北斗二号的8年增至10年以上，其部件全部实现国产化，其中被限制进口的原子钟，性能更是得到极大的升级，精度已经达到1000万年差1秒，并且还有两套不同类型的原子钟可供选择。运力方面，2017年底发射1箭2星，2018年发射9箭17星，2019年发射6箭8星，2020年发射3箭3星……不到3年时间，30颗卫星发射升空，完成组网。

美国在中国处于战时状态下，肯定会关闭中国所使用的GPS信号，无论交战对方是美国或者是其他任何国家（或地区）。而北斗则完全由中国控制，与美国没有半点关系。

美国和中国作战时，双方一定会互相攻击对方的卫星导航系统，我们更要清楚两个事实：

一、美国、俄罗斯、中国是全球拥有卫星导航系统的独立主权国家。

二、美国、俄罗斯、中国是全球进行过反卫星导弹试验的独立主权国家。

无论从民用角度，还是军用角度来看，北斗之于中国，GPS之于美国，是同等性质的，不仅要搞，而且要搞好。

北斗的发展，也证实了两件事：

一是“市场换技术”的国际合作，注定是要失败的。中国拿着真金白银投资欧洲的伽利略计划，却最终一无所获被扫地出门，甚至在发展北斗二号的时候，原子钟这样的部件被限制出口，无论多好的关系，多大的利润，在国际政治面前，都是一张废纸，不给你就是不给你，你有了再说有了的话，要给你也行，落后主流两代要不要，不要，那就没有。

二是独立自主才能发展好。原子钟不是不能突破，最终还不是突破了？还一下子解决了两种不同设计、同一功能的原子钟，成本高低先不说，至少是先解决了有无，再讨论优劣的问题吧。何况，自家的东西就是香，无论怎么样，想怎么用就怎么用，今天我的43星/44星用氢原子钟，明天52星/53星就换成升级后的铷原子钟。

央视曾经报道，GPS定位芯片，最高卖给我们是1000元/片，到北斗出来后，降为6元/片。

2018年12月27日，中国向全国及全球宣布了一则振奋人心的大好消息。27日当天的国务院新闻办公室新闻发布会上，中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其正式宣布：北斗三号基本系统完成建设，于今日开始提供全球服务。这标志着北斗系统服务范围由区域扩展为全球，北斗系统正式迈入全球时代。据公开资料显示，中国的北斗与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略并称为全球四大卫星导航系统。北斗系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围，全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。根据冉承介绍，北斗的短报文和位置报告特色服务是其他三个系统所没有的。北斗三号攻克了100多项相关技术，基本系统建成后，全球定位精度10米；在亚太地区定位精度，由原来的6米提升至5米。北斗全球服务可用性均在95%以上。

终于这一天到来了，中国终于毫不谦虚地说“中国可以摆脱美国GPS的钳制了”！在人们的印象中，可能会觉得GPS是非常现代的功能，其实不然早在1964年GPS的前身已经投入使用了，1984年24颗GPS卫星已经可以覆盖全球98%，GPS系统正式可以向全球提供服务。当时全球许多国家需要定位服务都不得不仰仗于美国，其中就包括中国，即使到了现在很多手机里面的定位功能依然叫GPS，更加说明了GPS在全球的覆盖率。早在80年代的两伊战争中，伊拉克方面就依靠过美国的GPS系统一度占据了优势。也正是在这次战争之后，中国开始对GPS系统有了一个直观的认识，这一整套系统对中国的震撼非常巨大。1985年，“北斗”卫星导航系统创始人之一的卜庆君老将军参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”，在这次大会上他了解到，美国可以随意调低其他国家使用GPS系统的精度，最精确的GPS服务只提供给美国自己，这刺激了他的神经，让他非常警惕，这也促成了中国开始努力研发自己的定位系统。

而让中国痛定系统，决心不顾一切都要发展自己的定位系统，就要追溯到九三年的银河号事件和九六年的导弹危机，1993年7月23日，中国银河号货轮在印度洋航行时候，突然没有了GPS信号无法确认方各位，并且有多架美国直升机和多艘军舰穷追不舍，当时美国指责货轮运输生化武器，强行中止货轮航行并登船检查，货轮在33天之后才终于回到祖国。导弹危机时候，中国加装GPS系统的导弹精度只有10米，而美国的精度远远高于中国，甚至可以随意调节。正是当时美国的控制，导致了中国的导弹突然失去控制。正是在这两次事件之后，中国痛下决心，一定要独立自主不依靠他人搞自己的定位系统。经过多年的潜心钻研，终于在2000年北斗导航试验系统首先建成，使中国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2017年11月5日，中国第三代导航卫星——北斗三号的首批组网卫星（2颗）以“一箭双星”的发射方式顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。

2018年12月27日，北斗系统正式向全球提供服务。

在2020年（6月16日）上午10点左右，北斗系统最后一颗组网卫星（第55颗）将会发射，届时北斗三号系统将正式全球组网。

不推动自己的卫星定位系统能行吗？用现在流行的话说，这就是处处让人“卡脖子”啊。就这样，还是经过了几年艰难的立项，北斗系统终于提上了日程，1994年我国启动北斗一号系统工程建设，。

我国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”，于2000年10月31日凌晨0时02分在西昌卫星发射中心发射升空，并准确进入预定轨道。

在北斗系统研发之初，欧洲当时也为了不过度依赖美国的GPS，便向我们抛出了“橄榄枝”，共同开发伽利略卫星导航系统。由于伽利略系统进度太拖沓，我们还是把精力抽回来，放在了北斗身上。也幸亏我们和伽利略系统分道扬镳，你要问伽利略系统的现状吧…反正它瘫痪了，北斗系统早已把它远远甩在身后。

中国发展北斗之路

现在北斗导航系统有啥用呢？有人说，我也没在哪见到啊？

我们其实早就用上北斗了！只要是这两年买的国产手机（除了苹果），基本都搭载了北斗的芯片，你在用高德地图、百度地图的时候，其实就已经使用了北斗系统给你导航。

除了导航以外，再说一个GPS没有的“北斗功能”——短文播报。

北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，GPS系统因为不能进行双向通讯，只能用户端单向接收。

短文播报你可以理解成短信功能，虽然平时生活中短信对于你只是看看验证码而已，但是你可千万别小看这个短文播报功能，在远洋航行中有重要的应用价值。

目前，出海捕鱼的渔船上装的多的都是北斗示位仪。

如果渔民在海上遭受天气、海况、敌意威胁等险情，可以随时随地发出求救信号，有关部门获取渔船位置信息后，第一时间组织救援。

另外，有了双向通讯的短文播报功能，渔民可以通过北斗系统在任何地方与别人进行通信，实现海上联合作业或者海上贸易（有点微商卖货的意思）。

北斗三号最后一颗，全球组网卫星就已经运抵西昌卫星发射中心西昌航天发射场。这颗“收官之星”意味着什么呢？

北斗一号是先解决有无：只有4颗卫星，精度几十米，勉强解决军方不依赖GPS也能凑合用的需求。

北斗二号是小范围技术验证：16颗卫星，精度10米级，覆盖中国周边地区，即使GPS没了，国内各行业也能有卫星定位可以用。

而北斗三号是全球铺设：35颗卫星，精度1米级，覆盖全球。

一二三代相互不兼容，可以认为是独立系统。相比之下GPS总计24颗卫星，北斗三号35颗是增加了备份星和短报文，比GPS要更强大。

北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风说，在北斗三号完成全球组网后，北斗系统将达到世界一流水平，将与GPS系统的水平比肩，甚至比它们更好，将向全球用户提供“好用、管用、实用”的导航定位服务。

近期，80几岁的卜庆君老将军在参加国内一期电视节目中透露：从上世纪80年代开始，由于国内大多数人的认识不足，对关于建立自己的导航系统存有很大的疑问，并且在大会上提出了三个主要问题，首先便是：我们已经有了GPS可以使用，为什么还要自己搞一个？以我们的技术实力，究竟能不能行？有没有足够的经费可以支撑？

针对这三个问题，我国迅速展开了可行性论证，结果这一论证就论证了足足9年，从1986年到1994年才正式立项。结果1995年，再次遇到一项棘手的难题。卜老将军透露：当时的国防科工委向上级汇报时表示，这项任务是相当不错的，但是经费方面存在很大的困难，不如先搞一次预演。

卜庆君老将军当时彻底急了，因为如果一旦预演，那么北斗导航项目的研发就要被拖黄，因此卜庆君当时就发话：如果攻不下来研发资金，那么我就辞职不干了！要知道，在上世纪80-90年代，我国拥有400多万名现役军人，而军费在2000年之前，一直都没有突破百亿美元，可想而知，在当时的情况下，想要下定决心研发北斗卫星这种在太空，看不见也不摸着的东西，着实需要巨大的勇气以及决心。

2006年，中国突然被排除在项目之外，决议不让表态，资料不让浏览，技术不被告知，欧洲媒体称“中国人感到被严重利用甚至是羞辱了”。

中国开始独立研发北斗。

此时星空之上，卫星导航黄金频段已被美俄占去，只余一小段频率资源，国际电联约定：卫星先到者先得，且过期作废。

过期期限设在2007年4月17日。

2007年4月11日，北斗二号首颗卫星，随火箭进入发射架。然而发射前忽出故障，团队紧急抢修3天3夜。

4月14日凌晨4时11分，火箭终于升空，卫星开始变轨调整。

4月16日晚8时，卫星信号从两万公里外的太空传回，此时距频率失效仅剩4小时。

与欧盟转为竞争对手后，北斗遭遇的第一重考验，就是原子钟。

卫星在太空定位，主要用时间计算空间，卫星里的原子钟，决定着测距精度。

此前，瑞士一家公司承诺出口原子钟，但被要求必须比伽利略所用的，低一个数量级精度。

北斗转为独立研发后，瑞士公司忽然终止合作，原子钟只能自造，北斗团队中那群沉默的科学家，开始了无数日与夜。

最终，中国自研原子钟成功，300万年仅误差1秒，部分指标已超越GPS和伽利略系统。

北斗遭遇的第二重考验，是建设海外地面站。

因地缘政治，中国很难仿效美国GPS，在全球建立地面站。

北斗团队为此发明了星间链路，让卫星互联，只要有一颗卫星在中国领空，所有卫星便能通过它，联系到国内地面站。

星间链路一个关键技术方案，提出者康成斌，当年只有29岁。 北斗科学家将这项技术形容为“让宇宙中的两颗尘埃私聊”。

无穷的挑战贯穿漫长的岁月，而作为人造星辰，北斗还需应对苍穹一怒。

北斗系统中，每一颗卫星都有既定位置，也因此有指定发射窗口。有时遭遇雷雨，亦要冒险发射。

2011年7月，北斗第9颗卫星发射，发射前半小时，西昌电闪雷鸣，时间在惊雷中流逝。

发射窗口关闭前5分钟，雷电短暂间歇，火箭趁机升空，升空数十秒后，雷击再现。

比惊雷更难捱的还有时间的风浪。

北斗一支合作团队，曾连续十年，出海搜集数据，风浪无止无歇，大洋无边无界。

2007年，北斗二号卫星发射后，从清华前往斯坦福留学的博士生高杏欣，破解了北斗卫星上的民码编码。

2009年，有论坛发布消息称“清华女生破解北斗送给美国”，一时舆论哗然。

几年后，流言不歇，北斗团队中的80后女生，年轻的博导徐颖，参加一科普演讲时，谈起此事。

她说，实际上清华女生只破译了没有加密的民码信号，并无难度，而且2012年中国已公开了民码格式。

而除了民码之外，北斗还有军码，徐颖说：如果想破解军码系统，我们建议更简单的方式，那就是造时空穿越机。穿越回北斗军码设计的时候，在旁边偷听好了。

2008年，汶川地震，震中映秀一度音信断绝。

地震20余小时后，第一支部队突破死亡线，进入映秀，借助北斗，发出百字短讯，这是震中传出的第一条消息。

此后，指挥部紧急调配了1000多台北斗终端，救援部队借此发送了74万条短讯，字字千金。

这是北斗首次登上公众舞台，此后数年，北斗巡视山河，悄然改变着我们的生活。

在上海，它记录所有公交车轨迹，提供实时到站预报。

在伊犁，它精确引导拖拉机，每千米播种作业偏差不超2.5厘米。

在青海，它守护着藏羚羊迁徙路线，看着藏羚羊穿越长夜昏晓，穿越无人之地。

在东南沿海，当地渔民已有歌谣：出海一拜妈祖，二拜北斗。渔民们放弃了传统的GPS，大海上只知经纬意义不大，而用北斗，遭遇危险时，可互相预警。

这只是开始，最近数月，北斗定位标绘了武汉火神山，遥感重测了珠穆朗玛峰，并帮监管部门找回了屡屡消失的獐子岛扇贝。

徐颖说，北斗如水、电、公路一样，是国家基础，“北斗应用只受想象力的限制”。

巡天的北斗已完成了最初的梦。它已有7亿终端，成为130个国家默认导航系统。

在泰国，超2000万辆摩托车管理，依靠北斗定位。

苍穹之下，那群造星星的人，参与人数超30万，目前队伍以80后，90后为主，平均年龄31岁。

他们沉默少言，穿越了三个时代，世事百幻，心志如一。

有些事情，总要有人做，就是沉默地做，哪怕看不到尽头，也要坚持做下去。

总顾问：卜庆君

总编辑/策划：于兰英

总编审：刘启生