中国新一代北斗卫星——北斗三号全球组网卫星11月5日在西昌发射升空。这意味着，北斗三号卫星导航系统全面启动，中国北斗步入全球组网时代。
北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需求，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
▲5日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第24颗、第25颗北斗导航卫星。（新加坡《联合早报》网站）
那么，中国缘何大力发展卫星导航系统？大步走向世界的中国北斗具有哪些优势，又面临着什么样的挑战？
艰苦谈判赢得宝贵频道资源
中国卫星导航系统的建设构想始于上世纪70年代，“两弹一星”先辈一度探索过“灯塔一号”工程。最终因为经济和技术方面难以支撑，这个工程不得不被迫下马。
海湾战争中，装载GPS的精确打击武器的作战效能震惊全球。面对来自国家安全方面的严重威胁和挑战，1994年，中国做出重大战略，研制发展独立自主的卫星导航系统，取名为“北斗”。
是时，美国GPS、俄罗斯格洛纳斯各发射了20多颗卫星，已完成了全球组网。
是时，最适合卫星导航的黄金频率资源，已被美俄瓜分殆尽，北斗面临无频可用的局面。
身为北斗导航频率设计和国际协调首席专家，工程院院士谭述森介绍说，北斗人通过积极斡旋、艰苦谈判，创造性提出卫星导航信号兼容性评估准则，证明北斗与其他卫星导航系统频率重叠时互不影响，赢得频率共用的“世界共识”，为国家争取了宝贵的频率资源。
▲工程院院士谭述森
在中国与欧盟的共同努力下，国际电联从航空导航频段中最大限度地挤出一小段频率，提供卫星导航共同使用。这一小段频率，只有黄金频率的四分之一，是建设一个全球导航系统最基本的频率需求，且各国均可平等申请。
2000年4月17日，中国北斗和欧盟伽利略系统同时成功申报。按照国际电联规则，必须在7年有效期内成功发射导航卫星。
2007年4月14日4时11分，北斗二号首星从西昌卫星发射中心发射升空，成功进入预定轨道。两天后的16日20时许，北京清晰接收到来自这颗卫星的信号。
这一刻，距离国际电联规定的频率申请失效最后期限不到4个小时。
拥有“独门绝技”赶超GPS
卫星导航系统可提供高精度、全天时、全天候的定位、测速和授时服务，是一个国家不可或缺的重要空间基础设施，在国民经济和国防建设等众多领域应用非常广泛。
因此，世界主要大国对卫星导航系统的建设和发展都非常重视。目前，美国和俄罗斯相继建成了全球定位系统GPS和全球导航卫星系统格洛纳斯，欧盟正在建设伽利略系统，日本和印度等国家的区域卫星导航系统也正在建设之中。
其中，建设历史最悠久、应用最广泛的卫星导航系统，当属美国全球定位系统（GPS）和俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统。
与两大世界主要卫星导航系统相比，晚发展20年的中国北斗正在奋力追赶，并在有些方面已经实现弯道超车。
比如说，时间精度是卫星导航的命门，天地间时间越同步、误差越小，定位精度越高。过去，只有少数国家能够制造卫星导航系统使用的高精度原子钟，但对中国实行严格限制。
北斗二号建设时，中国自主开发研制出天稳定度达到10-14量级的原子钟，授时精度50纳秒，300万年只有1秒误差，彻底打破了他国垄断。
再比如，北斗三号卫星的定位精度将优于5米。如果加上遍布全国的1400多个北斗基站，国内定位精度将全部达到亚米级，部分地区达到分米级，最高精度甚至可以到厘米或毫米级。这种全国“一张网”模式，让中国精度走到了世界前列。
▲资料图片：9月16日，全球首个支持新一代北斗三号信号体制的高精度导航定位芯片正式发布，这是芯片与一角硬币的对比照。
此外，北斗系统还有自己的“独门绝技”，即通过位置报告和短报文，具备告知别人我“在哪儿”“干什么”的独特功能。汶川地震救援表明，在通信信号盲区或其他通信手段失效后，它就成了紧急时刻拯救生命的最后“保险索”。
欧洲伽利略系统与中国北斗同时起步，甚至所占用的频率都是相同的。2005年，首颗伽利略导航卫星发射成功，比中国还早了两年多。近年来，伽利略系统发展的步伐放缓慢，如果不出意外，中国北斗将早于伽利略系统实现全球组网。
而印度与日本等国，虽然都在大力发展本国的卫星导航系统，但想追赶上中国北斗的步伐，仍有一定距离。
（以上言论系专家个人观点，不代表本公众号立场。）
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责任编辑：张义凌
