《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中國北斗收官:開啟與美國GPS的終極對決

2020-06-30
來源:與非網(wǎng)

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  緣起戰(zhàn)爭

  1991 年,海灣戰(zhàn)爭,GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)作為稀罕物,首次被運(yùn)用于實(shí)戰(zhàn)并一炮而紅。 這場戰(zhàn)爭一反傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式,美國對伊拉克祭出了大量精確制導(dǎo)武器,288 枚“戰(zhàn)斧”命中率更是高達(dá) 98% ,對伊的打擊如同無頭蒼蠅般吊打。 結(jié)果,戰(zhàn)爭僅用 42 天,便以美軍 146 人陣亡、467 人受傷,伊軍則傷亡超 10 萬人的代價(jià),畫上一個(gè)句號(hào)。

  由于這是一場跨海陌生地域的戰(zhàn)爭,加之伊方擁有 5800 多輛坦克,4600 多輛裝甲車和步兵戰(zhàn)車,3 萬門火炮,不少全球軍事學(xué)家一開始都預(yù)測會(huì)打成僵持戰(zhàn),其中也包括局座張召忠。 沒想到短短 42 天時(shí)間里,最終竟演變成一場美對伊的單方面降維屠殺! 事后,美國在對這場戰(zhàn)爭的總結(jié)報(bào)告中,更是將海灣戰(zhàn)爭的勝利,歸功于“GPS 的勝利”。 海灣戰(zhàn)爭讓世界人見識(shí)了什么叫做現(xiàn)代戰(zhàn)爭,而后續(xù)的伊拉克戰(zhàn)爭,在 GPS 系統(tǒng)的輔助下,更是成為一個(gè)超級(jí)武器的一個(gè)大秀場。 精準(zhǔn)制導(dǎo),隱形轟炸機(jī)轟炸,電磁干擾……

  最慘烈的場面是一個(gè)坦克部隊(duì),瞬間化為廢鐵,幾公里長都是廢棄坦克,現(xiàn)場慘不忍睹。

  在這一戰(zhàn)役中,伊拉克所號(hào)稱的百萬大軍,在美軍面前幾乎菜如弱雞,壓根就無法組織起強(qiáng)有力的抵抗。

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  正所謂,金錢為戰(zhàn)爭的血液,而情報(bào)則是戰(zhàn)爭的神經(jīng)。假如不能抓住敵方蹤跡,摸不清敵軍戰(zhàn)略部署,就不能掌握戰(zhàn)場的主動(dòng)權(quán)。 而在海灣戰(zhàn)爭中,定位精度高達(dá) 0.3 米的美國 GPS 仿佛上帝之眼一般,掌控整個(gè)戰(zhàn)場態(tài)勢:衛(wèi)星偵查定位,部隊(duì)調(diào)動(dòng)、物資保障、戰(zhàn)場救援、火力協(xié)同、精確制導(dǎo)武器精準(zhǔn)打擊…… 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)徹底改變了戰(zhàn)爭形態(tài),也讓軍事學(xué)界誕生了一個(gè)新名詞——“外科手術(shù)式打擊”。

  到了阿富汗戰(zhàn)爭時(shí),GPS 的軍事應(yīng)用,更是完全形成海陸空體系化能力。 2001 年 10 月,美英聯(lián)軍開始對阿富汗進(jìn)行大規(guī)??找u與地毯式轟炸,再現(xiàn)海灣戰(zhàn)爭慘烈情景。這期間,炸彈扔的準(zhǔn),也全靠 GPS 衛(wèi)星指。 那么,GPS 對美國的重要性程度有幾何?美國的前參謀長聯(lián)席會(huì)議主席就曾說過 ,如果沒有 GPS 系統(tǒng)的支持,美國甚至連一場戰(zhàn)爭都無法取勝。 當(dāng)然,萬一哪天爆發(fā)戰(zhàn)爭,老美把 GPS 系統(tǒng)總閘一關(guān),輕則回不了老家過年是小事,重則導(dǎo)彈、軍艦陷入癱瘓找不著北,國家陷入安全危機(jī),那才叫欲哭無淚! 就好像中東戰(zhàn)場,大家 GPS 用得正歡,美國就把敵對國家的 GPS 關(guān)了,導(dǎo)致一堆的導(dǎo)彈打上了天也只能滿世界亂飛。

  所以說,GPS 本質(zhì)上是戰(zhàn)爭機(jī)器,這一點(diǎn)也不夸張。

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  當(dāng)然,除了戰(zhàn)爭武器價(jià)值外,GPS 在民用領(lǐng)域的應(yīng)用同樣也大放異彩。只不過,民用級(jí)別的精度和軍用級(jí)別的精度,要相差十倍而已。 手機(jī) GPS 信號(hào)弱,這句語音提醒,你耳熟不耳熟? 沒錯(cuò),你手機(jī)里的地圖導(dǎo)航軟件用的 GPS 就是這個(gè)。

  大至通信電信、車輛信息系統(tǒng)、位置服務(wù)、測繪、電力,小至連咱們平時(shí)點(diǎn)外賣、打滴滴等各種生活場景,也幾乎都離不開 GPS 身影。 在民用領(lǐng)域,由于 GPS 進(jìn)入應(yīng)用市場已經(jīng)有二十多年的時(shí)間,尤其是智能手機(jī)浪潮下,GPS 系統(tǒng)已經(jīng)構(gòu)建了龐大而完整的商業(yè)生態(tài)。 數(shù)據(jù)顯示,2020 年,我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值將超 4360 億元。作為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者和壟斷者,GPS 的應(yīng)用也已經(jīng)超過 500 種。

  美國 GPS 覆蓋全球,為何中國還自主研制北斗? 故事還得從銀河號(hào)事件說起。

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  1993 年 7 月 23 日,美國以獲得情報(bào)為由,指控中國“銀河號(hào)”貨輪向伊朗運(yùn)輸制造化學(xué)武器的原料,并威脅要對中國進(jìn)行制裁。 同時(shí),美國還向“銀河號(hào)”所在的國際公海派遣和軍艦和飛機(jī)偵查,試圖攔截。中間一度還直接掐斷了銀河號(hào)的 GPS 信號(hào),讓其在公海航行中失去行動(dòng)力。

  最終,銀河號(hào)只能成為砧板上的魚肉,任人宰割。 1993 年 9 月 4 日,“銀河號(hào)”貨輪上最后一個(gè)貨箱被檢查完畢,沒有發(fā)現(xiàn)任何化學(xué)武器,“銀河號(hào)”被迫中止正常航運(yùn)長達(dá) 33 天。 落后就要挨打。正是老美的這一記恥辱性的耳光,方才逼出了我國自主研發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的決心。 這一消息傳回國內(nèi),讓許多航天科學(xué)家和國防人員意識(shí)到自主導(dǎo)航的重要性。隨后,中科院院士孫家棟找到時(shí)任國防科工委副主任的沈榮駿,聯(lián)名向國家“上書”,建議啟動(dòng)中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航,刻不容緩,勢在必行! 1994 年 12 月,北斗導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星系統(tǒng)工程獲得國家批準(zhǔn)。中國決心開搞自主研發(fā)北斗系統(tǒng)。 然而,系統(tǒng)性的技術(shù)工程的建設(shè),并非一日之功,也非一蹴而就。  很快,一沒經(jīng)驗(yàn)二沒錢,各種困境和窘?jīng)r,一擁而上,并遭遇了現(xiàn)實(shí)的各種打臉。 據(jù)甲子光年梳理:彼時(shí),美國已在 GPS 工程上投入了超過 200 億美元,且每年維護(hù)費(fèi)用高達(dá) 5 億美元;但當(dāng)時(shí)中國的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)仍十分薄弱,研發(fā)包括航天在內(nèi) 7 大領(lǐng)域技術(shù)的“863”計(jì)劃預(yù)算也才只有 100 億人民幣。 在早期研發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)的資金上,中美間的差距不止十倍。 由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工程實(shí)在浩大,導(dǎo)致當(dāng)時(shí)有能力捯飭衛(wèi)星系統(tǒng)的,基本上都只是少數(shù)大國的權(quán)利,像中國這種綜合國力微弱,且過程需要摸索著前行的國家,根本就造不起。

  盡管過程鬧心,但在定位導(dǎo)航衛(wèi)星這事上可不能圖省心,畢竟中國可是一個(gè)有抱負(fù)的大國。 其實(shí),早在 80 年代初期,我們就早已提出了“兩彈一星”的雙星定位方案,但由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件有限、“造不如買”的觀點(diǎn)在國內(nèi)正大行其道,種種原因又致使計(jì)劃擱置了十年。 1991 年是個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn),海灣戰(zhàn)爭中 GPS 的大放異彩把中國人驚醒了。決策層深刻意識(shí)到以后打仗沒這東西是真的不行,被擱置十年的雙星定位方案于是馬上啟動(dòng)。 盡管實(shí)力差距懸殊,過程攻堅(jiān)克難,但飯總得一口一口吃。 至此,北斗系統(tǒng)啟動(dòng)研制,按“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,先有源后無源,先區(qū)域后全球,先后建成北斗一號(hào)、北斗二號(hào)、北斗三號(hào)系統(tǒng),走出了一條中國特色的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)道路。 2000 年,盡管中國已經(jīng)成功將 2 顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射上天,組成"北斗一號(hào)"導(dǎo)航系統(tǒng)。

  但和人家 GPS 衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)力差距一拉才發(fā)現(xiàn),實(shí)在沒法比。 不說“北斗一號(hào)”定位系統(tǒng)本身只是兩維導(dǎo)航系統(tǒng),速度較慢,并只能覆蓋中國和周邊的一些亞太國家和地區(qū)這一非全球性,關(guān)鍵是在軍事用途上,“北斗一號(hào)”系統(tǒng)一發(fā)信號(hào),就容易被對方判斷出自己的位置,從而暴露了自己,故而不能用于軍事用途,使用體驗(yàn)不是一般的差。 在我們苦惱于如何對北斗衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)突破之際,正好這時(shí)候,歐洲人忽然提出邀請中國參加歐洲的導(dǎo)航伽利略計(jì)劃。 一方是,由于項(xiàng)目是在太燒錢,歐洲單個(gè)國家誰都搞不起,但又不能不搞,資金極度缺也使得進(jìn)展極為緩慢;另一方,在研發(fā)進(jìn)程上遇到技術(shù)瓶頸,歐洲這對于當(dāng)時(shí)的中國來說無異于天上掉餡餅,畢竟當(dāng)時(shí)我國在導(dǎo)航領(lǐng)域還是一片空白。 雙發(fā)情投意合之下,2003 年 10 月,中歐雙方簽訂了合作協(xié)議,中國出資 2 億歐元獲得伽利略系統(tǒng) 20%所有權(quán)和 100%使用權(quán),而且可以全程參與從衛(wèi)星制造到用戶服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。 沒成想,第一筆款 7000 萬歐元入了歐洲人口袋后,還沒坐等到歐洲人來和自己分享衛(wèi)星導(dǎo)航的核心技術(shù),中國就已經(jīng)被踢出了伽利略計(jì)劃。

  當(dāng)中國意識(shí)到,這中間其實(shí)是歐洲人和美國人在給中國挖了一個(gè)大坑時(shí),已為時(shí)已晚。對于中國來說,這無疑是一場赤裸裸的羞辱。 一氣之下,中國打破了一切幻想,中國全面啟動(dòng)了北斗二號(hào)系統(tǒng)。 畢竟,在軍事國防方面依賴于其他國家,無異于讓別人把刀架在自己的脖子上。 就好像你平時(shí)偷偷用鄰居家的 WIFI 就算了,但某一天鄰居突然改了密碼,難道要厚著臉皮的去找鄰居要密碼? 好在,在歐盟將中國踢出“伽利略計(jì)劃”之后,自身也陷入了內(nèi)部矛盾,衛(wèi)星發(fā)射連連延遲。

  伽利雖略尚未成功,但至此中國的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)程,卻扶搖直上。

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  直到北斗二代,開始改變模式并采用了與 GPS 一樣的無源模式的北斗二代,突破非常明顯。雖然原則上,“北斗二代”的定位精度跟 GPS 相差無幾;但 GPS 使用時(shí)間長、各方面性能可能更完善,其精度能達(dá)到 10 米以內(nèi),而目前“北斗二代”的精度在 20 米左右。盡管如此,這也已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)行列。 為了吸引市場,“北斗系統(tǒng)”也在絞盡腦汁。它雖不及 GPS 那么完善,但也在苦練自己的優(yōu)勢與特色,那就是通信功能。

  打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?,GPS 如果是個(gè)三廂小車,那北斗就是個(gè)皮卡車,不但能拉人,還能捎帶點(diǎn)貨。盡管目前在使用體驗(yàn)上和使用點(diǎn)上,北斗與 GPS 還有一定的距離。 當(dāng)歐洲伽利略那邊還在慢悠悠地?fù)v鼓,中國這邊的北斗卻是一個(gè)接一個(gè)地不停打衛(wèi)星。后來還搞起了一箭雙星。中國的快節(jié)奏把歐洲搞急眼了,通過美國給中國施壓,要求中國放慢腳步等等歐洲人民。

  以前歐美國家憑借技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢搶占資源,中國技術(shù)和經(jīng)濟(jì)不給力只能吃啞巴虧,你們從來就沒謙讓過,現(xiàn)在憑什么要我謙讓?中國不理會(huì)歐美的抗議,按既定的節(jié)奏繼續(xù)打衛(wèi)星。 在北斗二代的計(jì)劃里,2020 年前完成 35 顆衛(wèi)星的發(fā)射后,也將形成比 GPS 還多 5 顆的全球性定位導(dǎo)航系統(tǒng)。 對于中國來說,北斗二號(hào)發(fā)射的目的只是為了搶占軌道資源,確保導(dǎo)航系統(tǒng)的大門不對中國關(guān)閉而已,從技術(shù)上來講卻依然落后,精度不高。 2009 年,中國正式啟動(dòng)北斗三號(hào)工程,準(zhǔn)備突破所有技術(shù)屏障,打造一套精度極高,不亞于 GPS 的超級(jí)導(dǎo)航系統(tǒng)。 8 年之后,中國終于完成了技術(shù)攻關(guān),突破了歐美封鎖起來的所有技術(shù)屏障,而且還在 GPS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了很多特殊衛(wèi)星,以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能。

  6 月 23 號(hào),北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的最后一顆衛(wèi)星點(diǎn)火升空,北斗全球組網(wǎng)終于大功告成。

  從 1994 年北斗一號(hào)系統(tǒng)工程立項(xiàng),到如今北斗三號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)收官,中國北斗人用 20 多年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了 55 顆衛(wèi)星的研制發(fā)射。其間,中國北斗人走過了從“埋頭追趕”到“昂首領(lǐng)跑”,從“受制于人”到“自主可控”,從“區(qū)域服務(wù)”到“全球指路”的艱辛歷程。

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  對于北斗三號(hào)完成組網(wǎng),千尋位置 CEO 陳金培表示從導(dǎo)航系統(tǒng)的能力來看,目前無論是天上的北斗衛(wèi)星還是地上的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng),在技術(shù)和產(chǎn)品服務(wù)成熟度上都已經(jīng)完全超越了 GPS。

  至于今天我們不成熟的地方在哪呢?陳金培認(rèn)為是在于產(chǎn)業(yè)鏈條,包括從芯片到天線、智能終端、應(yīng)用場景,因?yàn)樗募尚枰欢ǖ臅r(shí)間。

  “GPS 比我們早發(fā)展了二十幾年,我們到現(xiàn)在才升級(jí)為一個(gè)全球系統(tǒng),從全球產(chǎn)業(yè)鏈角度來講,目前我們還是有差距的?!?/p>

  6 月 23 日,在北斗完成全球組網(wǎng)的同時(shí),千尋位置也對外宣布了一個(gè)重大消息:“我國自主研發(fā)的北斗加速輔助定位服務(wù)用戶數(shù)已經(jīng)突破 5 億,覆蓋國內(nèi)大部分安卓手機(jī),這項(xiàng)服務(wù)將耗時(shí) 30 秒以上的初始定位時(shí)間縮短至 3 秒。”這也讓千尋位置成為繼蘋果、谷歌、諾基亞之后,全球第四家掌握這項(xiàng)技術(shù)的公司。

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  來自千尋位置的最新數(shù)據(jù)顯示,全球首個(gè)支持北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的加速輔助定位服務(wù)“千尋立見”的總用戶數(shù)突破 5 億,總服務(wù)次數(shù)超過 5500 億次,日活躍用戶超過 1 億,日服務(wù)次數(shù)超過 12 億,服務(wù)覆蓋全球 230 超過個(gè)國家和地區(qū),其中超過 75%的用戶來自中國本土。這意味著每 4 個(gè)中國人里面,就有 1 個(gè)用了北斗加速輔助定位。

  從千尋位置提供的數(shù)據(jù)來看,目前北斗衛(wèi)星可見數(shù)量在全球多個(gè)國家和地區(qū)已經(jīng)超過了 GPS。

  從“建設(shè)北斗”到“應(yīng)用北斗”,是一個(gè)全新的征程。雖然與 GPS 已經(jīng)形成的龐大產(chǎn)業(yè)生態(tài)相比,北斗還有很長的路要走,但這也意味著一個(gè)巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)擺在面前:一個(gè)已然千億級(jí)別、未來有可能達(dá)到萬億規(guī)模的產(chǎn)業(yè)正在等待爆發(fā)。

  文章部分資料參考自:

  《從“缺”字當(dāng)頭到全球組網(wǎng)完成,北斗真的“青出于藍(lán)”了嗎?》 澎湃新聞

  《北斗芯片只有 5 億用戶,你是其中一員嗎?》遠(yuǎn)方青木

  《有免費(fèi)的 GPS 用著,為什么中國非要花巨資搞“北斗”?》老兵謓敢說

  《打破美國壟斷,北斗這些本事連 GPS 都做不到》經(jīng)濟(jì)網(wǎng) 孫冰

  《從受制于人到自主可控!中國北斗全球組網(wǎng)背后的驚心動(dòng)魄》中國青年報(bào)


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