古時候，北斗七星是人們用來辨別方向的重要指針。今天，我國自主研發的北斗系統，已成為全球導航領域的璀璨明星。自20世紀70年代起，中國科學家就開始研制自己的衛星導航系統；1994年，中國正式啟動衛星導航系統建設和發展，并正式命名為北斗衛星導航系統。30年彈指一揮間，如今，中國的北斗系統正在服務全世界。

　　中國“北斗”的“特異功能”

　　北斗衛星導航系統(以下簡稱“北斗系統”)是繼美國GPS、俄羅斯GLONASS之后的第三個成熟的衛星導航系統。該系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并且具備短報文通信能力。

　　說到北斗系統的“特異功能”，首先要從六大星基服務和地基增強服務說起。這七項“特異功能”實現了導航與通信功能高度融合，滿足了用戶的多樣化需求。

　　北斗系統提供的六大星基服務包括：星基增強服務、精密單點定位服務、區域短報文通信服務、全球短報文通信服務、導航定位授時服務以及國際搜救服務。星基增強服務——這項服務已經寫入國際民航組織標準和國際海事組織標準，將為民航、海事等行業用戶提供高精度、高完好性的服務。精密單點定位服務——這項服務將為中國及周邊地區提供動態分米級、靜態厘米級的高精度定位服務，滿足國土測繪、精準農業、自動駕駛等領域用戶的高精度服務需求。區域短報文通信服務——這項服務繼承北斗二號短報文服務能力，用戶可以無感知地實現過渡，同時將擴大用戶容量、實現終端小型化和低功耗。已啟動建設北斗短報文應用服務平臺，后續將與移動通信技術結合，為大眾用戶提供更便捷的服務。全球短報文通信服務——這項服務將為全球用戶提供短報文通信服務，滿足用戶在緊急情況下的通信需求。導航定位授時服務——可以定制化地為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。國際搜救服務——這項服務將通過衛星提供國際搜救支持，幫助各國政府和組織在全球范圍內開展搜救行動。

　　北斗地基增強服務是一種通過地基增強系統(CORS系統)提供的高精度定位服務。該系統利用固定和連續運行的參考站，通過現代計算機、數據通信和互聯網技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的北斗觀測值(載波相位，偽距)、各種改正數、狀態信息以及其他有關北斗服務項目的系統。與傳統的北斗系統作業相比，連續運行參考站有作用范圍廣、精度高、野外單機作業等眾多優點。

　　北斗地基增強系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡。在硬件及數據處理中心軟件上，北斗地基增強服務系統強調以北斗衛星導航系統(BDS)為主，兼容GPS、GLONASS等系統，并要求國產為主導，做到自主可控。區域定義為省級、市級范圍，采用更加密集的基準站網(平均間距50km)，實現區域RTK、PPP-RTK等服務。

　　2023年5月17日成功發射的第56顆北斗導航衛星，是中國在北斗衛星導航系統建設過程中的又一重要里程碑。這不僅標志著中國在全球衛星導航系統領域的自主創新能力得到了進一步提升，也為中國在全球航天領域的地位提升注入了新的動力。

　　隨著北斗技術的進一步研發，北斗系統的國際化步伐也在不斷加快。全球范圍內已經有137個國家與北斗衛星導航系統簽下了合作協議。隨著全球組網的成功，北斗衛星導航系統未來的國際應用空間將會不斷擴展。中國始終堅持開放、合作、共享的理念，推動北斗系統的國際應用。目前，越來越多的國家和地區開始使用北斗系統，中國與多個國家簽署了合作協議，共同推動全球衛星導航事業的發展。

　　沖破重重困難的自研之路

　　北斗系統的研發，就是一曲我國科技工作者自主創新的奮斗之歌。隨著科技的不斷發展，全球衛星導航系統已經成為各國科技實力競爭的重要領域之一，其在軍事、民用領域的諸多關鍵應用，決定其核心技術必須掌握在自己手里。這些技術，買不來，學不到。在北斗系統的研發過程中，我們面臨了諸多困難和挑戰。北斗系統的研發涉及大量高端技術，如星載原子鐘、信號傳輸、多星高精度協同等。這些技術是北斗系統的核心，也是研發過程中的難點。尤其是在早期，由于技術儲備不足，研發團隊在很多領域都遭遇了瓶頸。例如，衛星原子鐘的精度問題、信號傳輸的穩定性問題等，都曾是困擾團隊很長時間的技術難題。

　　衛星導航系統研發需要大量的高端人才，如衛星設計、信號處理、系統集成等方面的專家。然而，由于我國在衛星導航領域的發展相對較晚，人才儲備相對不足。為了解決人才短缺問題，我們一方面加大人才培養力度，提高本土人才的素質和能力，另一方面積極引進海外高端人才，提高研發團隊的國際化水平。同時，還要關注人才隊伍的穩定性，防止人才流失對研發工作造成影響。

　　北斗系統的研發是一個長期、復雜且耗資巨大的工程。從項目啟動到全球組網完成，國家投入了大量的資金用于基礎設施建設、技術研發、人才培養等。資金壓力不僅來自于研發階段的投入，也來自于系統運行后的維護和升級。如何保證充足的資金供應，以確保北斗系統的可持續發展，也是研發過程中必須面對的挑戰。

　　除了自身研發的困難外，國外的競爭環境也十分惡劣。全球衛星導航系統市場已經被美國、歐洲和俄羅斯三國的系統占據。這些系統在技術、市場和用戶基礎等方面對我們實施技術封鎖和市場打壓。北斗系統要想在國際競爭中取得一席之地，就必須在技術、服務、應用等方面不斷創新和提升，這無疑大大增加了北斗系統研發的難度。

　　在技術封鎖和重重困難面前，中國科研人員不畏艱難，迎難而上，通過不懈努力，攻克了一個又一個技術難關。他們用智慧和汗水書寫了一個又一個傳奇故事，將不可能變成了可能，這意味著無論何時，我們都可以依靠自己的技術來定位和導航，不再受制于人。

　　各行各業用“北斗”

　　北斗系統最主要的應用，在交通運輸上。如車輛位置監控與調度，通過北斗衛星系統，車輛的位置信息可以進行實時監測和分析，從而對車輛進行調度和管理。幫助交通管理部門收集和分析交通信息，在智能導航和安全駕駛輔助上，北斗導航系統可以提供智能化的導航服務，包括實時路況信息、道路限速提示、車道偏移預警等。在車聯網應用上，北斗導航系統也可以與車聯網技術相結合，實現車輛到車輛(V2V)或車輛到基礎設施(V2I)的信息交換。自動駕駛上利用車載傳感器、人工智能、北斗定位等技術，實現車輛的自主行駛，無需人為干預。在海洋運輸智能航運上，北斗也功不可沒。利用北斗定位、海洋遙感、物聯網等技術，可實現船舶的智能化管理和調度，提高航運效率和安全性。在智能鐵路上，利用北斗定位、無線通信、大數據等技術，實現鐵路的智能化監測和控制，提高鐵路運營效率和安全性。在智慧民航上，利用北斗定位、空中交通管理、云計算等技術，實現民航的智能化規劃和運行，提高民航效率和安全性。

　　北斗系統在農業上的應用也十分廣泛。在農業機械自動化方面，北斗可以提供高精度的定位和自動導航服務，實現農機的自動化控制和作業。在農田土壤監測方面，北斗系統的高精度定位和時間同步服務被用于實現對農田土壤的實時監測和分析。此外，在精準施肥方面，北斗系統的高精度定位和導航服務也有著重要作用。在全國各地，基于北斗系統的深松作業機、玉米莖穗兼收機、高效植保機、小麥聯合收割機、甘蔗種植機、播種無人機等設備，已經實現了遠程調度管理，進一步提升了農業生產效率。北斗系統還在森林防火、天然林保護、森林自然調查、病蟲害防治等方面發揮了重要作用。例如，護林員和森林草原防火網格員使用北斗巡護手持終端進行“巡山”，實時查詢巡護軌跡，實現精準巡護，大大提高了工作效率。除此之外，在海洋漁業上，北斗也有廣泛應用。在漁船定位管理中，可以實時把漁船的位置及動態信息傳輸到漁業行業監管部門，確保漁船安全順利地返回港口。同時，還可以通過漁船定位信息，分析漁船的活動軌跡及捕撈強度，為漁業資源有效管理和保護提供科學依據。在海洋環境監測預警中，北斗技術可以對海洋環境進行實時監測，如水溫、海流、海面高度等，獲取及時的海洋監測數據，為修建港口、開展漁業活動、海上救援等提供依據，并對突發事件進行實時預警及應急處理。

　　除此之外，北斗在救災減災上的應用也不容小覷。北斗系統的短報文通信服務，在災情上報、災害預警、救災指揮、災情通信等方面提供了有效支持。北斗系統能夠實時監測災區的位置信息，為救災指揮提供準確的決策依據。在地震、洪水等災害發生后，北斗系統能夠迅速定位災區，并為救援隊伍提供最佳路線規劃和救援方案。在災區通信中斷的情況下，北斗系統可以利用短報文進行緊急通信，確保信息暢通，為救援工作提供及時的信息支持。此外，北斗系統還可以結合高精度定位服務，對災區的樓宇、橋梁、水庫等進行實時監測，及時發現潛在的安全隱患，為災后重建提供科學依據。在公共安全上同樣作用斐然，北斗系統協助國家安全部門構建了“部—省—市”三級位置資源聯網訂閱體系，實現了跨區域、跨警種的位置資源調度能力，并成功接入40余萬個警用終端，實現了100名以上警力的協同任務點名時間縮短了97%，整體出警時間縮短了近20%。

　　一句話總結——北斗的高精度服務正像水、電一樣，成為觸手可及、隨需而用的公共服務！

　　當然，我們也清楚地認識到，北斗系統仍然面臨著諸多挑戰和機遇。面對競爭激烈的國際環境，我們需要進一步加強自主創新，提高系統的穩定性和可靠性。同時，我們也要加強與國際社會的合作，共同推動全球衛星導航事業的發展。展望未來，我們相信，北斗系統將繼續發揮其獨特的優勢和作用，為人類社會的進步和發展作出更大的中國貢獻！

　　(本文由中國衛星導航系統管理辦公室學術交流中心撰寫)