北斗：中国的，世界的

江晓原++黄庆桥++李月白

在当今中国，大概多数人都知道GPS，因为它神通广大、应用广泛，中国的车主都很喜欢它。但如果你提起“北斗”（BDS），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对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，并在全世界使用了二十多年，而“北斗”系统则由中国主导，还在建设完善之中。

那么，定位导航系统除了能在开车时给我们导航，它还有哪些鲜为人知的功能呢？在人们已经习惯使用GPS的时候，为什么中国要下大本钱去搞“北斗”呢？只有了解这些问题的答案，才能对我们深入理解国家安全大有助益。

GPS与海湾战争

对于全世界而言，1991年的新年注定没有欢乐，是因为海湾战争的发生。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。

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、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，以致美国国防部长理查德·切尼说：“GPS对战争的胜利起到重要作用，伊拉克绝对不会想到，在没有任何地形特征的情况下，我军能够胜利地横穿西部沙漠。”GPS还为美军强大的空中力量提供精确制导服务，在美军的高密度空袭中，GPS为数百架战机提供精確导航，特别是提高了美军F-16和B-52战机的攻击精度，隐身战机和巡航导弹几乎也全部依靠GPS来选择隐蔽的进攻路线。也就是说，GPS已经成为美军现代武器系统的重要组成部分。因此，在海湾战争之后，美国果断地（当然也是世界上第一个）用卫星定位导航系统取代陆基无线电系统，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。

“北斗”的前世与今生

或许有人要问，人家美国的GPS不仅对全世界是开放的，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GPS好，这不是费力不讨好吗？

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，与广播电视塔类似。比如，广播电视塔只管发射信号，到底是有1台收音机接听还是有1万台收音机接听，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射信号，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免费的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。另外，GPS免费会形成一股强大的国家软实力，这显然也是符合美国国家利益的。

如果我们贪图省事和便宜，在中国的军事系统上安装美国的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了10倍。更重要的是，万一跟美国人打起了仗，人家顺手就把GPS民码停掉，可是你已经很依赖 GPS，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，还是在社会生活各个领域，绝不能完全依赖美国的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。

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。1970年4月12日成功发射第一颗人造卫星，“东方红”乐曲响彻太空，传遍世界。

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视野。“七五”规划中明确提出了“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，中国科学家对于它的研究从来就没有停止过。

20世纪80年代初期，陈芳允（中国卫星测量、控制技术的奠基人之一，中国科学院院士）提出了双星定位方案，但因经济条件等种种原因被搁置下来。1991年海湾战争是个重大转折点，在美国GPS的激励下，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，主要是考虑到当时的国情。当时的中国既没经验又没有钱，刚起步时不宜冒进，必须逐步积累以取得研制经验。如果一上来就玩大的，搞不好要出问题。然而发射两颗星的局限性很快就显现出来。因为只有两颗星，所以必须搞高轨道，因为轨道低覆盖面就小。不仅只有搞高轨道，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。高轨道卫星有一个很大的问题，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。1990年以来，在GPS的反衬下，中国“北斗一代”因性能不强而饱受诟病。在已有经验的基础上适时启动“北斗二代”系统，于是势在必行。中国在21世纪之初建成“北斗”导航试验系统，尽管它的性能并不强大，但对于中国来说，却有着特殊的意义，因为它使我国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

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（也称“北斗”卫星导航试验系统）。1994年，启动“北斗一号”系统工程建设；2000年，发射两颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年，发射第三颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。

第二步，建设“北斗二号”系统。2004年，启动“北斗二号”系统工程建设；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颗中圆轨道卫星）发射组网。“北斗二号”系统在兼容“北斗一号”技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。

第三步，建设“北斗”全球系统。2009年，启动“北斗”全球系统建设，继承“北斗”有源服务和无源服务两种技术体制；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。

经过多年艰苦努力和持续探索，中国“北斗”系统的发展建设也形成自身的特色优势：一是“北斗”系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比，高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其是在低纬度地区性能特点更为明显。二是“北斗”系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是“北斗”系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

中国的“北斗”经略

与美国GPS首先用于军事系统相同，中国“北斗”自然也首先用于中国的国防系统。毕竟，保家卫国是“北斗”的第一要务，这一点无须讳言。换句话说，“北斗”系统也有军用与民用之分。军用，当然是指中国人民解放军专用，笔者在此略而不论。至于民用，则是面向国际和国内两个市场。现实的问题是人们已经习惯使用GPS导航，甚至在一定程度上形成依赖，人们为什么要改变习惯转而使用“北斗”呢？针对国内和国际两个不同的市场，中国采取了不同的策略。

先看如何拓展国内市场。“北斗”在国内市场的开拓，其实就是四个字：一是“强制”，二是“补贴”。

所谓强制，就是政府鼎力支持“北斗”，在某些行业和领域强制安装“北斗”系统的终端产品。中国已规定政府机构必须使用“北斗”，包括公安、救灾、旅游等部门。最有代表性的就是在“两客一危”上安装“北斗”产品终端。所谓的“两客一危”，是指从事道路班线客运、旅行包车、危险货物运输车辆。交通部规定，“两客一危”必须安装电子定位装置，并将运行信息接入全国联网联控系统。在交通管理部门的监控大屏幕上，车辆的运动状态一目了然，这对改善中国交通状况的意义是不言而喻的。“两客一危”的范围还在不断扩展，警车、公务车、校车也将逐渐被纳入“北斗”定位系统之中，这对于保障行车安全、监控公车私用等，都具有重要意义。

然而，强制的范围毕竟有限，仅限于政府和涉及公共安全的特殊部门。人们习惯了GPS，转用“北斗”是既劳神又伤财的一件事情。因此，要想让老百姓接受“北斗”，就必须采取新的办法，政府补贴就走向了前台。

对安装、使用“北斗”的用户给予免费或补助。此外，政府还鼓励科研院所与企业联合，从事与“北斗”相关的终端产品开发，并给予资金支持或减免税收。“北斗二代”的技术体制与GPS差不多，由GPS转向“北斗”并不难，在政府激励政策的刺激下，在中国很多地方，已經形成了围绕“北斗”系统的高科技产业园区，这种战略性新兴产业，为解决中国“北斗”卫星定位导航系统“最后一公里”的应用问题注入活力。

“北斗”系统在国际市场上的推广，也有两个重点：一是兼容，二是从亚太地区突破。

所谓兼容，即中国“北斗”系统是与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。中国在国际国内市场上推广的“北斗”终端产品，至少兼容互操作GPS和“北斗”两套系统，并深入推进与俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”以及印度等国的系统开展兼容与互操作协调，大力推广多系统兼容应用。

兼容的本质就是合作，中国为什么要选择合作兼容的道路呢？原因在于，中国的“北斗”系统说起来也只是受到国际认可的第四个卫星定位导航系统，是后来者，不仅其国际影响力与老牌、成熟的美国GPS没法相比，而且欧洲的“伽利略”、俄罗斯的“格洛纳斯”也雄心勃勃。如果我们不走合作之路，很难在国际上打开市场。并且，中国“北斗”的国际合作推广之路也有其独特之处：不是与其他三大系统开展一般意义上的技术合作，而是在用户终端主动设计兼容其他系统的产品，打消用户依赖单一系统的后顾之忧。中国的这一做法，貌似主动示弱、委曲求全，实则非常高明。这种兼容战略，对于属于后起之秀的中国“北斗”开拓国际市场，具有十分重要的意义。

亚太突破战略、服务“一带一路”是中国“北斗”走出去的又一亮点。正如《中国“北斗”卫星导航系统》白皮书所言，中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进“北斗”系统的国际合作。中国持续推进与亚太地区及东盟有关国家的合作，探讨建立卫星导航应用合作机制，推动中国“北斗”系统的应用普及。那么，为什么亚太地区的国家会对中国“北斗”感兴趣呢？

中国“北斗”系统已经打上去19颗卫星，到2020年将打全35颗卫星。目前，这19颗卫星主要分布在以中国为中心的亚太地区上空，亚太地区的“北斗”定位导航网络因此已经建立起来，并已投入使用。东南亚国家纬度较低，按照北斗星座的分布特点，在这一区域“北斗”系统的导航性能更好，要优于其他导航系统。也就是说，对于亚太国家而言，“北斗”比GPS更有优势，用“北斗”比用GPS更加合算。亚太地区国家显然认识到“北斗”的覆盖优势，这就是中国政府积极推动“北斗”系统在亚太地区的应用并得到积极响应的原因所在。

中国“北斗”走出去的标志性事件是2014年5月巴基斯坦国家位置服务网一期工程的建立与完成。这一工程是中国“北斗”卫星导航系统的首个海外组网项目，这一项目在巴基斯坦卡拉奇市建立了5个基准站和1个处理中心，组成区域“北斗”定位增强网络，为巴基斯坦提供实时可靠的“北斗”高精度定位服务。巴基斯坦国家位置服务网项目，是巴基斯坦国家级重点基础设施，后续开展的二期工程，将覆盖巴基斯坦全境，并成为中国“北斗”海外第一个国家级高精度服务网，这对于“北斗”系统走向国际化和产业化应用都具有重大意义。

2014年7月，中国国家科技部国家遥感中心主办了“2014北斗技术与应用国际培训班”，学员是泰国、马来西亚、文莱、印度尼西亚、柬埔寨、老挝、朝鲜、巴基斯坦等国家从事卫星导航、遥感、地理信息系统、空间探测相关专业或从事相关管理工作的高级人员。活动的目的是为东盟及亚洲地区国家提供以“北斗”卫星导航系统为主的空间信息技术培训，以使中国“北斗”加快进入东盟及亚洲国家。中国方面还安排这些学员去武汉光谷北斗集团，参观中国最大的遥感卫星地面接收站，去黄石参观建设中的中国—东盟北斗示范城。这一活动无疑是成功的。据媒体报道，泰国科技部地理空间信息技术局的一名代表告诉记者，他亲身经历了光谷北斗在泰国建成首批CORS基站和与泰国开展“北斗”合作的过程，很荣幸能来中国参观学习，中泰合作将带动泰国地球空间信息产业的发展。

虽然GPS从20世纪90年代便开始在全球的商业扩张，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极富想象力。据“北斗”官方负责人乐观估计，到2020年，中国的卫星导航产业将达到5 000亿元。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。