北斗系统正在为您导航

老局长

多年前我来北京的时候，有段时间住在望京。这是一个出租车司机听了都会挠头的目的地，因为里面像个迷宫，对望京不熟悉的司机师傅，为了不耽误自己拉活的时间，都不爱往里扎，以至于当年望京街道办为了“指路”，还专门建过一批造型颇受争议的雕像。有人为此去采访望京街道办，街道办宣传科的员工接受采访时心态无比平和，说嗨呀，能指路就行。

在国内移动互联网刚刚起步的2012—2013年，我们手机里的地图导航软件基本都用美国的GPS系统，精度只到道路级。这个精度用在美国的道路规划和密集水平之下，或许并没有太大的问题，但在望京这样的“迷城”里，它能告诉你哪里有路，但有时可能会让你走得“不是那么爽快”。

类似的情况，近些年越来越少了。望京不再是“迷城”，像我们手机里的高德地图已经能够实现车道级的定位精度，不仅能告诉你哪里有路，甚至能知道你在第几车道，告诉你该不该换道、过马路。

过去的10年里，国人习惯了科技进步给我们的生活带来的变化，但绝大多数人不知道的是，今天中国的导航定位，已经从曾经的由美国的GPS 主导，逐渐变为由我们的北斗主导了。越来越精确、越来越先进、越来越方便，优化我们生活的，不再只是美国的GPS 系统，更多是来自中国的北斗系统。

这看似寻常的一点点改变，是中国几代航天人、几代北斗人，用毕生努力，倾尽热情与青春换来的技术成果。中国北斗，已经将整个民用导航系统的主导权，牢牢掌握在自己手中。

润物无声的崛起

2020年6月23日9時43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射北斗系统的第55颗导航卫星，这是北斗三号的最后一颗全球组网卫星。

卫星定位导航的原理，是由卫星先向地面发出信号，地面上的设备接收到信号后，计算信号从发出到接收所用的时间，再乘以光速，就是地面设备和这颗卫星的距离。计算3个卫星和同一个设备之间的距离，就可以实现对该设备的定位。

但在光速的参与下，只要出现20～30纳秒的误差，测距的精准度就会变得非常离谱，所以还需要引入1颗卫星单独保证天地之间时间数据的同步，4颗卫星就最终构成了一个精准的“时空定位系统”。

对普通人来说，我们最常用的就是手机和车载导航。2020年6月2 3日北斗正式完成组网后不久，高德就曾和华为一起发布了业内第一个智能手机上的车道级导航服务，服务由北斗支持。在那之前，国内的地图导航基本都还只能实现道路级导航。

车道级导航的出现，意味着中国民用导航系统在北斗的支持下，精度已经从5～10米的道路级，提高到了1米以内的车道级。再直观一点，就是从只能告诉你这里有路，但搞不清楚你走的是哪个车道，精确到了不仅知道哪里有路，还能知道你走在哪个车道，是否应该变道，甚至是在什么时候变道。

支撑车道级导航的是北斗亚米级的高精度定位，这是GPS 达不到的精度水平。到了2022年，高德甚至已经可以基于北斗稳定精准的定位能力，通过算力帮助用户预测当前路口红灯的倒计时读秒，从而估计出你需要等待的轮次数了。

共享单车是另一个国民级别的应用案例。相信大家都看过共享单车投放无序、满街都是的场景，但真到了要找车的时候，经常走了半天发现定位不准，显示有车的地方空空如也。你找不到车，维护人员也找不到车，于是运维变成了巨大的难题。后续在监管政策的推动下，整个共享单车行业都采用了基于北斗系统的高精度电子围栏，加装了支持北斗的定位芯片，在城市路况下，定位精度达到3米以内，从而规范了整个共享单车行业，让城市回归了整洁有序，也为大众提供了更加便利的用车环境和条件。

另一个车道级定位的重要应用，离我们的日常生活也很近。我不知道大家有没有在高速公路上堵过车，当年我有个项目在郊区，每天去现场都要开4 0分钟的高速路，过两个收费站。一旦赶上周末或者早晚高峰，闸口等收费就要花2 0分钟，两个收费站的等待时间要比实际车程还长，来回就要多花1个多小时。

而交通运输部目前已经基于北斗的车道级定位，推动开发了高速公路的自由流项目，精确计量道路使用费用，实现车辆无感收费，首次规模化应用将在海南自贸区实现。

说到中国基建，有人会问，能建设一个系统，把中国的零散货运（比如长途汽车）、长江及其支流的水运统一起来管理吗？事实是，中国已经有类似系统正在运行。

2011年左右，交通运输部和原总装备部联合启动了重点运输过程监控管理示范系统工程，通过与北斗合作，建立“全国道路货运车辆公共监管与服务平台”，提升中国道路的货运安全水平。

这个平台要求“两客一危”（旅游包车、三类以上班线客车和危险品运输车）加装北斗终端，并接入全国重点营运车辆联网联控系统，进而实现精准识别重载货车的实时位置和运行状态，将北斗交通大数据和人工智能相结合，对危险驾驶行为进行提示纠正，最终有效降低交通事故的发生概率。截至2021年12月，货运平台入网车辆超过700万辆，是交通领域最大的北斗民用示范工程。

类似的案例可以举出无数个。比如金融市场的交易，需要极为精准且统一的时间，国内很多交易系统都在由北斗的导航卫星进行精准授时，从而保证交易的即时性。比如高铁的时空管理系统，也已经完成了北斗对GPS的全面替代。我们普通人的每一次出行，都有北斗导航在无声无息地为我们保驾护航。

一项技术真正成熟，并开始大规模投入应用的时候，往往是悄无声息的。据中国卫星导航系统管理办公室发布消息说，北斗卫星在高德地图的日均调用率已超GPS。在不知不觉间，中国的导航定位已经从原先的GPS 主导，变为了北斗主导。但在了解北斗的过程里，我却总是希望把北斗的成就喊得大声一点，再大声一点。

因为英雄不该无名，英雄就该得到奖赏。

几代航天人的北斗梦

1985年4月15—18日，在美国华盛顿召开了一个“GPS 全球定位系统国际运用研讨会”。在会上，美国军方宣布了3条GPS可能出现的限制应用措施：随时可能进行区域性管理，可以降低导航精度，必要时会变更编码。参会的时任总参谋部测绘局局长卜庆君回来后就向上报告，希望能做中国自己的定位系统，避免以后在关键时刻被卡脖子。

但对当时的中国来说，这几乎是个不可能完成的任务。要知道，美国1973年开始着手组建GPS卫星导航系统，到1993年系统基本建成时，已经花费了200多亿美元。而20世纪8 0年代的中国，经济发展尚处于起步阶段，哪里有多余的钱拨给全球导航系统这种“吞金兽”呢？

做，没有钱，没有人，也没有技术；不做……1990年海湾战争，被美国的总结报告称为“GPS 的胜利”；1993年“银河号”事件，又让中国经历了巨大的沖击。“银河号”事件使当时的中国清楚地意识到卫星导航系统的巨大价值。

1994年2月，一份名为《关于印发< 双星导航定位系统工程立项报告> 的通知》，宣告了北斗一号的正式立项。

55岁的卜庆君在努力了9年后，终于等来了北斗的上马；65岁的孙家栋，翻过作为东方红一号卫星技术总负责人的人生一页，被任命为北斗一号工程的总设计师；而78岁的陈芳允，于5年前完成了“双星定位”理论的实际验证，成为北斗卫星导航系统的理论奠基人。

从1994年立项，到2000年发射北斗一号所需的两颗卫星，第一代北斗人完成的是中国全球卫星定位导航系统从无到有的突破，让我国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。

如果说北斗一号最难的是立项，那么北斗二号就是一场与时间的赛跑。

因为起步较早，美国和俄罗斯占用了8 0% 的黄金导航频段，剩下的一小段频率，在2000年6月被联合国国际电信联盟放出来供世界各国平等申请，启用时限7年，先到先得。简言之，中国必须在2007年4月17日之前发射卫星，并成功播发信号。否则，这仅剩的导航频段使用权就会被取消，此前的一切努力皆成泡影。

而此时，北斗二号工程才刚刚启动，导航卫星上的“心脏”铷原子钟还远远没有实现国产化，却先一步迎来了极为严苛的国际禁售。留给中国人攻克这项技术的时间只有两年。2007年4月14日4时1 1分，首颗北斗二号卫星发射升空，却几乎没有欢呼声传来。因为此时距离频段使用权被收回的4月17日，只剩下88小时，而在轨调试通常需要7天。

信号没有传回，谁也没有欢呼的心情。焦灼的等待持续到了4月17日晚上8点，控制中心的接收机界面突然跳动，北斗二号卫星在发射80多个小时之后，终于传回了第一组清晰的信号。此时距离国际电联规定的频率启用最后期限，还不到4小时。北斗几乎是在大门关闭的最后一刻，挤进了全球卫星导航系统的俱乐部。

10年后，另一个人也经历过同样焦灼的等待，那个人就是北斗三号的总设计师林宝军。

那一天，卫星在太空只用了16秒就稳住了姿态，林宝军却说，这么多年都等了，不在乎这几分钟，于是一直等到原计划的第8分钟，才向卫星发出了帆板展开指令。导航设备开机的时候，林宝军给接收信号的陕台打电话，说：“咱那个开（机）了吗？”对方答：“开了。”林宝军又问：“信号下来了吗？”“下来了。”“星呢？”（卫星信号呢？）“星也下来了，很好。”没有人看到，林宝军的眼泪在那一刻哗地流了下来。

因为，直到听到那句“很好”，林宝军才终于确定：不会不成了，北斗三号首发星的一切都成了。

从2017年11月开始，中国以100% 的成功率，在32个月中，发射了30颗北斗三号组网星、2颗北斗二号备份星，以月均1颗卫星的速度，创造了世界导航卫星组网发射的新纪录。

北斗三号完成全球组网的时候，很少有人知道，全国有400多家单位、30余万名科研人员参与其中。那一天距离卜庆君赴美参加那场GPS研讨会，已经过去了35年；距离陈芳允先生提出的双星定位构想，过去了37年；距离北斗一号工程立项，过去了26年。中国终于建成了属于我们自己的自主全球卫星导航定位系统。

终端迁移里的时代机遇

在中国之前，美国与俄罗斯的全球导航系统都是按照一步到位的方式建立的，但中国考虑到自身所能投入的有限的资源，以及自身的人才和技术储备，最终选择了分阶段进行系统的上线，简称“三步走”战略：

第一步，北斗一号完成从无到有，在中国实现区域卫星定位零的突破；

第二步，北斗二号完成进阶任务，覆盖亚太，实现定位、导航、测速、授时、通信等综合功能；

第三步，北斗三号完成全球组网，进一步实现上述功能的完善和进阶。

上线的过程，也伴随着地面应用的不断发展。一个系统不用，就没有了其存在的意义，只有用起来，才能真正体现价值。

而地面应用的基础，首先需要定位芯片的支持。智能手机作为使用最广泛的导航定位终端，在其中起到了巨大作用。在芯片不占主导地位的情况下，过去20年，中国手机市场的大爆发，以及消费电子产业与华为、小米、OPPO、VIVO 等一大批手机终端厂商突飞猛进的发展，推动了三星、高通等基带芯片厂商对北斗系统的硬件支持，为北斗系统地面应用的顺利铺开带来了巨大的时代机遇。

2014年1月，三星电子宣布GALAXY Note 3国行版的两个型号（N9006 和N9008V）正式支持北斗卫星导航系统，这也是首款支持全球三大卫星导航系统（美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和中国的北斗）的智能手机，奠定了导航系统在智能手机上的竞争基调：各凭本事，谁强用谁。世界四大全球导航定位系统：美国的GPS，俄罗斯的格洛纳斯，欧洲的伽利略和中国的北斗，哪个系统的信号质量更好、反应更快，你的手机就会优先调用哪个系统提供的数据。

而在中国，乃至整个亚太，北斗系统无论是卫星数量，还是信号传输的质量，都有着明显的优势。

根据中国卫星导航系统管理办公室发布的高德地图基于北斗卫星导航系统的应用相关数据：截至2022年11月，高德地图调用北斗卫星日定位量已超过2100亿次，北斗调用率在所有卫星导航系统中居于首位。

而高德地图发布的车道级导航服务，应用北斗系统亚米级的高精度定位技术，结合参考站修正信息，经过融合和解算后，实现定位精度从5～10米的道路级，精确到1米以内的车道级。这也是国内首个可完全在智能手机上实现的车道级导航服务。在同时支持北斗和其他卫星导航系统的手机用户中，高德地图平均每次定位所调用的卫星，北斗卫星的数量占比最高，比排名第二位的GPS多出了30%。

曾经不支持北斗卫星导航系统的苹果手机，因为只依赖GPS和格洛纳斯，在中国市场上以导航不准而饱受诟病，最终在2020年的iPhone12上宣布支持北斗。2022年上半年，我国境内申请入网的智能手机中，有128款支持北斗定位，其出貨量占上半年总出货量的98% 以上。

可以说，至少在中国，我们已经通过最公平的竞争，夺回了中国民用导航系统的主导权。今天，在中国范围内，手机地图导航定位已经全面实现了北斗主导。而在国际上，北斗也正逐步取得举足轻重的地位，相关产品和服务已输出到120余个国家和地区。

北斗地面应用的初步推广，得益于上一轮以手机为主要节点的终端迁移；而北斗未来的广阔前景，必将来自以智能汽车为主要节点的新一轮的终端迁移。

以特斯拉为例，当年刚进入中国时，自动驾驶的表现饱受诟病，主要原因就是其导航定位依赖谷歌地图和GPS，精度和准度不能满足自动驾驶的需要。而中国新一代车企，如蔚来、小鹏、理想，则大多使用的是高德等中国的地图软件，调用的是北斗的车道级精度导航数据。这种高精度的定位，有着极为广阔的应用前景。

比如青岛港，在偌大的码头上，无人驾驶的全自动引导车、全自动空轨运输系统，都由北斗提供定位支持，最高定位精度可以达到2厘米，全程自动进行集装箱的装卸和运输。在青岛港，只需要9个远程操控的技术工人，就可以取代传统码头需要80多个工人才能完成的工作。

全球80% 的贸易都是通过海运来完成的，而世界上最忙碌的10个港口里，有6个都在中国。而未来港口发展的智能化解决方案，基础就在于导航定位系统的精度和反应速度。北斗在青岛港的应用，和对无人驾驶引导车提供的导航支持只是一个缩影，终端迁移带来的下一个时代机遇，被北斗牢牢地抓在了我们自己手里。

中国北斗，仁者之剑

就像手机的主流操作系统，有安卓和iOS两大系统并存一样，我们认为，中国未来努力的方向，是在世界上促进形成更加多元的操作系统模式。

在互联网领域，已经有了这种模式的雏形，比如美国有Meta，中国有腾讯；美国有亚马逊，中国有阿里巴巴；美国有谷歌，中国有百度；美国有Uber，中国有滴滴。中国的互联网产业，在美国之外形成了一套独立的产业体系，并且颇有独到之处，在国际上也相当有竞争力。

而在其他领域，中国正在建立一套独立的普适性标准，比如美国有GPS，中国有北斗，而且性能优异，甚至在某些领域、某些功能上，具有很强的不可替代性。

对中国来说，就是要坚持高水平对外开放，同世界分享发展机遇，以更高质量的发展为全球注入更多发展动能，推动建设开放型世界经济，从而更好地惠及世界各国人民。

中国古代十大名剑里，排名第一的是轩辕，并不是湛卢，但林宝军用湛卢来形容北斗，因为湛卢是仁者之剑。他说，中国人建造北斗，并不是为了称霸，而是为了造福。这句话或许正好印证了这一写入中国人骨血的文化精神内核——

穷则独善其身，达则兼济天下。

本文内容来自微信公众号“星海情报局”，ID：junwu2333