卫星导航四分天下 中国北斗迈向“全球在线”
GPS 
北斗
格洛纳斯
伽利略
全球停摆117小时10分后，欧洲伽利略导航卫星系统终于在17日又活了过来。但这场1978年首颗全球导航定位卫星上天以来的最大导航事故，把不少人的目光吸引到了全球导航卫星系统上来。
在中国的北斗卫星导航系统出来之前，美国的全球定位系统GPS、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯已加入了门槛极高的卫星导航系统世界俱乐部。在全球范围内已有成熟导航系统的大背景下，中国费时费钱费力自行发展“北斗”卫星导航系统其深层用意何在？背后又有着怎样的故事？
摸索
在北斗工程诞生之前，我国曾在卫星导航领域苦苦摸索，在理论探索和研制实践方面都开展了卓有成效的工作。
立项于上世纪60年代末的“灯塔计划”作为先驱者，虽然最终由于技术方向转型、财力有限等原因终止，却如同黑夜中的一盏明灯，为我国积累了宝贵的工程经验。
1983年，陈芳允院士提出了利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标的设想，通过大量理论和技术上的研究工作，双星定位系统的概念逐步明晰。
作为解决“有无”问题的第一步，北斗一号需要花小钱办大事，1993年初，我国提出卫星总体方案，初步确定卫星技术状态和总体指标，次年研制工作全面展开。1999年，我国在研制北斗一号的同时，就展开了对第二代卫星导航定位系统的论证。
当时，作为国际上现有的卫星导航系统，美国GPS、俄罗斯格洛纳斯已各自发射了20多颗卫星，完成全球组网，并占用了最适合卫星导航的黄金频段。我国则与欧盟推动国际电联从航空导航频段中“最大限度地”挤出一小段以供使用。
启动
由美国军方控制的GPS系统，尽管在和平时期免费提供信号，一旦战事爆发，势必以国家利益为由向公众加密甚至关闭。海湾战争期间，美国就曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭部分对欧洲地区的GPS服务。所以打破美国在这一领域的垄断，给自己提供一套安全可靠的定位导航系统，成为欧洲人必须正视的问题。
出于政治、军事、经济上的考虑，欧盟1999年提出“伽利略”全球卫星导航定位系统计划。2002年3月欧盟15个成员国的交通部长在布鲁塞尔决定启动这一计划。该系统计划由30颗卫星组成，分布在高度为2.4万公里的3个轨道上，投资预计34亿欧元。
而且这一系统相对美国的优势在于，它将完全从民用出发，由非军方控制和管理，所以可提供有保证的服务，提供最低误差不超过1米、全球精确定位服务。时任欧盟委员会主席普罗迪在启动伽利略计划时表示，“这是事关欧洲前途的大事，是一场垄断和反垄断的斗争，是一场涉及政治、经济、军事和国家利益的外交斗争。它给欧洲人带来的自豪感，绝不亚于‘空中客车’飞机和‘阿丽亚娜’火箭”。
根据欧盟最初的设想，伽利略计划分4个阶段逐步实施。第一是系统可行性评估或定义阶段（已在2000年前），第二为开发和检测阶段（2001年至2005年），三是部署阶段（2006年至2007年），第四阶段为商业运行阶段（2008年以后）。
蜜月
由于美国的百般阻挠和威胁，欧盟从伽利略计划一开始就采取了开放的国际开发模式，在全世界争取最广泛的政治上的支持和最广大的潜在市场。出于学习和交流的目的，中国也从伽利略开始之初就成为伽利略计划积极的参与者。
2003年9月，中国科技部与欧盟能源交通总司9月18日在北京草签了合作协议，双方商定在伽利略计划实施过程中广泛合作，包括卫星发射、卫星制造、无线电传播环境实验、地面系统及无线电频率、接收机标准等各个方面。
当年10月中欧正式签署《中欧伽利略计划技术合作协议》。协议中国将投资2亿欧元，参与该计划的卫星研制、技术开发、地面设施和用户服务。其中7000万欧元由政府出资用于该计划开发阶段，除500万欧元以现金方式作为入门费投入欧方外，其余的6500万欧元以中方企业承担中欧伽利略计划合作项目的形式兑现。剩余的1.3亿欧元将用于其部署阶段。该协议使中国成为第一个充分参与该计划的非欧盟国家，中国将因此拥有伽利略20%的拥有权和100%的使用权。
2004年12月，由中国航天科工集团、中国电子科技集团、中国卫星通信集团和中国空间技术研究院等4家股东出资组建的中国伽利略卫星导航有限公司成立。2005年3月科技部国家遥感中心和中国伽利略卫星导航有限公司签署总承包协议，后者负责开展中欧“合作协议”中所涉及的相关项目和活动。
停滞
然而，自从伽利略项目启动后，由欧洲航天局主持投标进行联合开发的来自法国、德国、西班牙、英国、意大利的8家工业集团就无法对各自所承担的项目份额和利益分配达成一致，令这个项目一再推迟，直到2005年底，方才发射第一颗实验卫星。
尽管中国一开始对伽利略的热情让欧盟十分鼓舞，但是后来随着支持者的增多，欧盟对非欧盟国家的态度也日趋冷淡，要求也日益苛刻，在尖端技术上也有所保留。欧洲希望同中国合作，主要是考虑中国巨大的市场，中国考虑的则是当时GPS一家垄断不是很安全，同时也希望通过和伽利略的合作学到一些欧洲人的技术。
欧盟麾下各国明争暗斗，项目不断推迟。中国虽然是投资方，却惨遭排挤，欧盟很多核心技术的研究都把中国排除在外——中国在2005年提出让欧洲提供“原子钟”技术遭到拒绝。美国《太空评论》杂志曾对这一事件报道称：中国人觉得成为了欧洲的利用对象，而且在一定程度上受到了羞辱。中国作为合作伙伴加入了伽利略联盟，结果却发现被排除在伽利略的主导机构之外。
自立
北斗总师杨长风在央视《开讲啦》曾经介绍，随着欧洲政治风向转变，中国正式退出伽利略。这件事教会了中国必须发展自己的卫星导航系统，靠别人不如靠自己。
在经历了参与伽利略的波折之后，中国把重心重新放在自己的北斗系统上。“两弹元勋”孙家栋院士、东方红一号卫星的总设计师、北斗工程首任总设计师，创造性提出了“分步走”战略，先试验后建设，先国内后周边，先区域后全球。此时，首先需要的就是保住为北斗申请的频率。
2005年12月28日凌晨3时，伽利略系统的首颗实验卫星升空，发射这颗卫星，最大目的是占用国际电信联盟为其保留的频率。根据国际电信联盟的规定，伽利略系统测试使用的通信频率最后期限为2006年7月，如果过了这一期限，其卫星还未能在预定轨道上发送符合国际电信联盟标准的信号，欧洲航天局将不再拥有对这一通信频率的使用权。
对中国也有这个限制。中国是在2000年4月17日申请的相关频率，欧洲是在2000年6月5日申请的，也就是说两者必须分别在2007年4月17日和2007年6月5日前使用申请的频率。由于可选择余地不多，两者申请的频率高度重叠。
2000年10月和12月，北斗一号的前两颗卫星发射升空，两颗静止卫星构成独特的双星定位系统。2003年5月25日，第三颗北斗一号导航卫星在作为备份卫星被送入太空。中国成为继美国和俄罗斯之后第三个建立起完善的卫星导航系统的国家。
超越
2005年9月，国家发展改革委员会、国防科工委联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》，正式将北斗导航系统建设列为国家基础建设规划。2007年2月3日，中国成功发射第四颗北斗导航试验卫星送入太空。2007年4月14日4时11分，中国在西昌卫星发射中心成功将一颗代号为（COMPASS M1）北斗导航卫星送入太空。2天后的16日20时许，北京终于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。中国在申请的频率即将失效的当天保住了至关重要的频率资源。
2012年底，中国建成了由地球同步轨道卫星、倾斜同步轨道卫星和中圆轨道卫星共14颗星构成的北斗二号卫星导航系统，实现了全天时全天候为亚太大部分地区提供定位导航授时服务。达到这一目标，我们只用了5年。正式提供亚太区定位服务，实现了对伽利略的超越。
2016年，北斗二号卫星工程以4个国际首创、10大技术创新、128项发明专利和其他72项知识产权，获得国家科技进步特等奖。2018年11月，北斗三号卫星定位系统基本系统部署完成。具备了向“一带一路”的国家和地区提供基本导航服务的能力。按计划，2020年北斗三号系统全面建成，完成35颗北斗卫星全球组网，真正让北斗变成全球的北斗。
■深度
全球四大卫星导航系统全方位对比
全球卫星导航系统，指能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。目前，全球有四大卫星定位系统，除了中国的北斗系统（BDS），还有美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统（GNSS）、欧洲的伽利略系统（GSNS）。
北斗 中国自行研制的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
GPS 由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能，要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。
格洛纳斯 该系统最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。到2009年，其服务范围已经拓展到全球，该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标和运动速度信息等。
伽利略由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，在2011年发射了第一颗工作卫星。计划到2020年补齐24颗工作卫星和6颗备用卫星。
■相关
北斗三号之后，还会有北斗四号吗？
北斗卫星导航系统总设计师、中国宇航学会副理事长杨长风透露，到2020年，将继续发射11颗北斗三号和1颗北斗二号卫星，完成全面建设，进一步提升系统服务性能。北斗已经开始下一代系统的规划，整个定位、导航、授时系统都会有一次大的更新。根据规划，这套系统将于2020年完成设计和论证，到2025年时完成整个框架设计并且进行初步的性能试验，到2035年的时候完成下一代北斗系统的组网工作。
新一代的北斗系统将有以下这些优点：进一步提高基本导航、星基增强、短报文通信、国际搜救、精密定位、星间链路六个方面的能力，同时更好地融入国家网络信息体系。北斗将以更强的功能、更优的性能，服务全球，造福人类。
★北斗产业规模不断壮大。从业单位达14000家、人员超过50万人，涌现出一批有实力的卫星导航企业。自主北斗芯片跨入28纳米工艺时代，中国卫星导航专利申请累计5.4万件，居全球第一。
★应用领域不断拓展，全国已有617万辆道路营运车辆，3.56万辆邮政和快递车辆，36个中心城市8万辆公交车，3230座内河导航设施，2960座海上导航设施使用北斗。国内销售的智能手机大部分支持北斗。
★北斗已服务于俄罗斯、缅甸、老挝、柬埔寨、泰国、印度尼西亚、巴基斯坦、科威特、阿尔及利亚、乌干达等国家，收获良好口碑。北斗已加入民航、海事、移动通信等国际组织，国际搜救卫星组织将北斗纳入全球卫星搜救系统计划。
★北斗三号除了提供全球服务，还有特色服务：短报文和位置报告。很好地把导航和通信技术在一个系统中实现，这个特色服务是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略三大系统不具备的。
本版文字综合新华社、《新京报》、《人民日报》报道
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