揭秘北斗導航系統：守護中國時間

北斗衛星導航應用示意圖

　　全篇引言：
　　對于一個邁入信息社會的現代化大國，導航定位和授時系統至為重要，稱之為“最關鍵的國家基礎設施之一”亦不為過。精密時間是科學研究、科學實驗和工程技術諸方面的基本物理參量。它為一切動力學系統、時序過程的測量和定量研究提供了必不可少的時基坐標。精密授時在通信、電力、控制等工業領域和國防領域有著廣泛和重要的應用。現代武器實(試)驗、戰爭需要它保障，智能化交通運輸系統的建立和數字地球的實現需要它支持。現代通信網和電力網建設也越來越增強了對精度時間和頻率的依賴。從建立一個現代化國家的大系統工程總體考慮，導航定位和授時系統應該說是基石工程，對整體社會的支撐幾乎是全方位的。可以看到，星基導航和授時是未來發展的必然趨勢。
　　第一篇：
　　共和國的戰略保障
　　文/彭輝
　　北斗系統定位的不僅僅是“你在哪”“我在哪”的位置，她更是在傳遞著中國與中國人的一種感知；她給予的不僅僅是高精度的時間，微秒與納秒間更多的是一種安全
　　且看這樣一篇前線手記：
　　2009年9月中旬，當年湘江戰役戰場硝煙再起，誕生于抗戰時期，曾在“三保本溪，四戰臨江”和塔山阻擊戰中立下赫赫戰功，以“打大仗、打硬仗，威震遼東”著稱的廣州軍區某摩步師官兵飛渡湘江，千里躍進中原，打響“跨越－2009確山”演習收官之戰，這也是中國人民解放軍“跨越－2009”系列實兵檢驗性演習最后一支參演勁旅的最后一場戰斗。
　　讀者請注意，曾在汶川地震救災工作中立功的北斗衛星導航定位系統，在此次軍演中，再次被賦予重任——演習部隊不再依靠GPS授時和定位，亦可利用自己的看家把式：北斗系統，進行全戰場態勢顯示和指揮控制。
　　而在中國民用領域，一些悄悄進行著的類似轉變正在上演。
　　衛星導航定位系統是國家重要信息基礎和戰略設施，是體現國家綜合國力的重要標志。“衛星導航不僅對軍隊信息化建設和經濟社會發展具有重要意義，也在深刻地影響著社會文明進程，改變著人們的觀念和生活。”中國人民解放軍總參謀部測繪局局長袁樹友少將這樣詮釋。
　　建立自主衛星導航定位系統是幾代中國人的夙愿和追求，改革開放的徐徐春風為實現這個光榮與夢想提供了動力和可能。經過八年艱苦奮戰，頑強拼搏，三顆北斗導航試驗衛星陸續升空。2003年12月15日，北斗一號建成并正式開通運行，中國成為世界上的繼美、俄之后第三個擁有自主衛星導航定位系統的國家，中國衛星導航定位邁出了歷史性的第一步。
　　中國是一個發展中大國，在走向復興的道路上，會有艱難險阻和險灘溝壑，中華民族同樣是個優秀的民族，勤勞、智慧、堅定而懂得創新。在保障國家安全和促進經濟可持續發展的歷史時代背景下，國家和民眾共同選擇了一個堅強的保障——北斗衛星導航定位系統。
　　北斗系統定位的不僅僅是“你在哪”“我在哪”的位置，她更是在傳遞著中國與中國人的一種感知；她給予的不僅僅是高精度的時間，微秒與納秒間更多的是一種安全。她特有的功能很多，在實踐中她的系統優點很受歡迎。
　　中國非常重視北斗衛星導航應用推廣工作，各級政府積極支持，主管部門陸續制定出臺多項扶持政策和市場培育措施，一批應用示范項目帶動并加速了北斗應用和產業化進程。系統已成功應用于水利水電、海洋漁業、交通運輸、氣象測報、國土測繪、減災救災和公共安全等領域，產生了顯著的經濟效益和社會效益。
　　北斗衛星導航系統取得了驕人的成績，展示了中華民族創新能力和中國的綜合國力，成為新中國60年來重要的標志性成果。
　　導航應用永無止境，北斗事業任重道遠。未來，北斗導航應用將有飛躍式發展，用戶數量將實現高速增長，基本覆蓋經濟社會建設的主要應用領域。中國第二代衛星導航系統建設正穩步推進，北斗二代將完全兼容北斗一代功能，并在用戶容量、定位精度、服務區域、動態性能和抗干擾能力等方面有較大提高。北斗衛星導航定位系統實現全球覆蓋亦為時不遠，屆時，能夠完全滿足未來信息化條件下經濟社會和國防建設對衛星導航定位的需求。
　　就開篇的那段手記，中國自主衛星導航正在按照既定發展戰略扎實穩健推進，系統建設捷報連連，系統應用碩果累累。軍地攜手，加快科技成果轉化，加快衛星導航技術應用，不斷總結研究，探索創新，完善政策，規范服務，開拓市場，擴大產業，為全社會提供更穩定、更優質的北斗導航服務，并做好走向國際市場、提供海外服務的準備。
　　可以預見，在不久的將來，北斗衛星導航將深刻影響中國軍隊的作戰方式、作戰理念，深刻影響人們的生產生活方式，成為全面建設小康社會的重要組成部分。
　　成就理應喝彩，欣喜堅定未來。國人為自主衛星導航應用發展驕傲自豪，對中國衛星導航事業的燦爛明天信心百倍。
　　第二篇：
　　找尋屬于我們的安全授時觀
　　文/鄒周
　　面對風云變幻的國際形勢，作為一個獨立自主的大國，建立中國星基的導航定位和授時系統，無論對于保障國民經濟的正常運行，還是保障國防安全，都至關重要
　　2009年歲末，中國國家主席、中央軍委主席胡錦濤簽署命令，將于2010年6月1日正式實行《中國人民解放軍標準時間管理規定》，中國人民解放軍標準時間將在近期正式發播。規定的應運而生充分表明黨中央、國務院、中央軍委對國家時間頻率體系建設的關心和支持，也從側面明確了北斗衛星導航定位系統高精度授時必須由軍隊先行推廣的態度。
　　時間信息的安全、高精度授時的自主化，已經擺在各級軍隊的工作案頭，在理解中國的安全觀，應用自主的“北斗時間”方面，軍隊及相關國防領域已經成為全國的排頭兵。
　　隨著今年1月北斗第三顆衛星成功發射，這種“未雨綢繆”的狀況將更加貼近大眾——北斗衛星導航定位系統在高精度授時與信息反饋監控技術上可以進入商業運營；自主研發，運用于地面設備的電子芯片技術業已成熟。
　　一個屬于中國的高精度授時時代，徐徐拉開帷幕！
　　軍地聯動 安全保障
　　“在精確打擊時代，原子鐘的作用和位置不亞于原子彈。”中國著名的原子鐘專家、原北京大學常務副校長王義遒教授擲地有聲。
　　2003年3月20日，伊拉克戰爭爆發。大批轟炸機、戰斗機撲向伊拉克首都巴格達，用炸彈準確地將一座建筑徹底摧毀，行動代號：“斬首行動”；4月，一架B-1B“槍騎兵”轟炸機臨時接到任務，用炸彈摧毀了另一座建筑。這兩次行動的目標都是一個人：薩達姆?侯賽因；他們所使用的炸彈都是一種：聯合攻擊炸彈(JDAM)。這些炸彈之所以都能夠精確地打擊目標，是因為他們都是通過衛星定位和精度授時實現目標的全景式多維鎖定，擁有這種能力的正是由24顆美國衛星組成的全球定位系統——GPS。
　　2003年5月25日零時34分，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功地將第三顆“北斗一號”導航定位衛星送入太空。前兩顆“北斗一號”衛星分別于2000年10月31日和12月21日發射升空，運行至今導航定位系統工作穩定，狀態良好。這次發射的是導航定位系統的備份星。它與前兩顆工作星組成了完整的“北斗一號”衛星導航定位系統，確保全天候、全天時提供衛星導航信息。
　　這標志著中國成為繼美國全球衛星定位系統(GPS)和俄羅斯全球導航衛星系統(GLONASS)后，在世界上第三個建立了自主的衛星導航系統的國家。
　　2010年1月17日0時12分，中國在西昌衛星發射中心成功將第二代北斗導航定位系統的第三顆衛星送入預定軌道，并按預定計劃組網工作。這標志中國繼“北斗一號”區域性衛星導航定位系統建成后，逐步向全球系統邁進。
　　面對風云變幻的國際形勢，作為一個獨立自主的大國，建立中國星基的導航定位和授時系統無論對于保障國民經濟的正常運行，還是保障國防安全，都至關重要。
　　全球四大衛星導航系統，無一例外的都具備高精度授時功能，殊不知，時間作為基本單元，已經成為測量距離的最準確要素，換句話說，高精度授時是準確定位的基礎。目前公開的授時精度中，北斗系統略勝GPS一籌。
　　北斗的高精度授時分為單向授時和雙向授時。單向授時的精度為100ns，雙向授時的精度為20ns。在公開使用的高精度授時領域中，這是目前國際授時精度最高的。
　　北斗系統在單向授時模式下，用戶機不需要與地面中心站進行交互，只需接收導航電文信號，自主獲得本地時間與北斗標準時間的鐘差，實現時間同步；雙向授時模式下，用戶機與中心站進行交互，向中心站發射定時申請信號，由中心站來計算用戶機的時差，再通過出站信號經衛星轉發給用戶，用戶按此時間調整本地時鐘與標準時間信號對齊。
　　7年多來的應用實踐充分說明，中國的時間頻率系統也將在這里起步，不遠的將來，“北斗時間”會走入我們的生活，準確、安全地保證國防安全和經濟的繁榮。
　　這也預示著，在中央的統一協調下，國家正在下力優化整合軍地兩方資源，加快推進北斗高精度授時的產業化道路，構建具有中國特色、與國際接軌的時間頻率體系。
　　安全金融 護佑民眾
　　金融安全直接關系到公民私有財產，乃民生之大事。以股票交易為例，目前中國股民主要通過交易大廳電子顯示牌和互聯網終端交易。這些交易終端顯示的信息是否為實時的？它們與交易所主機發布的消息是否完全同步？看上去這是一個細微的問題，但內中卻另有深意。
　　公安部技術局表示，“金融黑客”常常利用計算機終端與服務器時間產生的微小時滯，操縱股票價格的漲跌。”一只股票漲勢良好，交易者準備買進的時候，可能交易者看到的“良好態勢”已經過去。而在交易所主機上“第一時間”的訊息，這支股票已經開始走跌。而這訊息一早一晚的差別，大量資金就從股民手中涌入“金融黑客”的賬戶。
　　而這個時滯需要多久？專業人士表示，僅需要短短的兩秒！
　　解決這個問題，只能依賴一個全國性金融證券實時授時網絡的建立。倘若這個網絡的建立又依賴GPS系統，那么等于將金融授時的安全保障交給國外機構來監管，這無疑是缺乏自主權的危險舉措。倘若發生境外個人或團體干擾、操縱GPS授時信號的事件，那金融安全的問題將直接從個人擴大到整個國家的經濟安全層面。
　　隨著我國北斗一號衛星導航系統的開通運行和第二代系統的加緊建設，通過自主技術建立時頻系統的條件已初步成熟。
　　在開發應用上，企業可以將北斗授時的原子鐘嵌入金融交易系統的主機與各地分子機器，如此，可切實保證各地實時接收到各類金融訊息，徹底避免“金融黑客”，乃至“惡意莊家”蓄意破壞，遏制他們擾亂金融市場秩序，危害國家經濟安全。
　　政務外網 全國標準
　　2009年11月，國家信息中心、國家衛星導航信息服務中心北斗導航民用開發合作簽約儀式。雙方就使用中國完全自主產權的中國標準時間網絡授時系統，全面實現國家政務外網時間采用北斗衛星統一發布授時等事宜達成一致。
　　中國的信息化建設伴隨改革開放進程得以迅速實施，其網絡建設規模已穩居世界首位。在電信網、互聯網、廣電網的整體框架下，國家電子政務外網已構成中國各級政府電子政務和信息化應用服務的唯一工具平臺。
　　國家雖然擁有巨大的網絡規模，由于“建立自主可控的網絡時間頻率標準化體系”沒有得到各級政府應有的重視，因此，中國網絡時間頻率比較混亂。比如，國家某權威新聞網站的信息發布系統，經常出現信息發布的時間超前于當前實際時間的情況，無需置疑，時間頻率不統一的現狀已經為信息安全和經濟建設帶來重大隱患。
　　“2008年至今，我們與國家信息中心聯合研制開發北斗導航民用服務‘用戶電子簽名’，保證信息安全和北斗統一時間頻率在國家政務外網授時實現。”國家衛星導航信息服務中心常務副主任王平介紹。
　　國家政務外網電子簽名(數字證書)與國家衛星導航信息服務中心合作研發的北斗導航用戶身份認證信息安全體系，是中國北斗導航民用標準化服務體系建設的重大舉措。
　　系統以中國北斗衛星導航系統服務平臺為載體，建立為各類衛星導航用戶(政府用戶、行業集團用戶、公共社會用戶等)的實名制用戶管理和應用服務監管平臺，保障中國北斗導航用戶的有序發展，提高衛星導航民用開發的創新能力。
　　回首上世紀90年代，美國正式向全球開放GPS民用信號。時至今日，從道路導航、遠洋導航、工程測繪，到登山遠足，再到國土資源管理，GPS系統已經滲透到人們生活和社會的方方面面。在市場最大的個人消費領域，GPS一直處于壟斷地位。
　　而今，新一輪從空間到地面的立體化大國崛起業已開始，中國北斗，必然掀起從國防安全、社會穩定到經濟騰飛的新旋風，成為引導中國繁榮的啟明星群。
　　第三篇：
　　誰來“護駕”電力全網時間？
　　文/彭輝
　　北斗的高精度、穩定性、安全性和自主性已然折射出中國智慧的光芒
　　隨著中國經濟社會發展，電網規模不斷擴大，運行水平大幅提高，建設“堅強的智能電網”成為中國電網建設的既定戰略。國家發改委稱，2009年至2020年，中國將投資4萬億元用于智能電網建設。
　　要建設智能電網就離不開數字化變電站。而目前，在涉及電網安全的廣域電網運行、保護與控制等方面，尤其是電網中重要發電廠及變電站內各自動化系統的實時時鐘，建立在脈沖技術上的工作原理，還有很多問題和安全性論證沒有實現。
　　系統實時時鐘的時間同步成為當代電網以及未來智能電網運行的一項基本要求。為實現電力時間統一基準，GPS系統一直被廣泛地應用于中國電網調度中心、電廠和變電站的自動化運行、保護、控制、安全生產等領域的授時。
　　事實上，采用美國的GPS作為主時鐘源或許是過去的一種技術無奈，或許是決策者出于經濟性、認知慣性的考慮，但在電力系統中，廣泛采用GPS，就真正統一了設備與系統間的時間嗎？真的實現了電力全網時間的統一嗎？如此的“GPS時間”可靠安全嗎？
　　“GPS”隱患
　　2007年12月，某區域電網公司(應公司要求隱去真實名稱)對其所在省電力電網GPS授時設備進行全面檢查。隨后，一份匯報材料被緊急送到公司領導案頭。匯報所涉及內容令該公司高層頗感驚訝：“全省GPS授時設備完好率不足60%”。
　　看到這一消息，公司第一時間召集協調會，與會專家和一線輸電站負責人也認識到問題嚴重性，經過數天討論和分析，設備質量只是一方面，“GPS授時安全隱患”這一深層次問題，更應引起足夠重視。
　　“我們已經將這一重大隱患備份至國家相關電力安全管理部門。電力工業的安全生產關系國家能源安全和國民經濟命脈，是保障國家安全、經濟發展、社會穩定的關鍵性因素之一。”公司負責人事后感慨。
　　在一個省份出現如此高比例的設備損壞，非但不正常，更需要警惕的是其危險程度。近年來，隨著中國電網運行控制及保護水平的提升，大部分變電站采用了綜合自動化方案，這也是今后電網的發展方向。
　　自動化、信息化和輸電效率得到了不同程度提高，降低成本同時，問題也隨之而來。中國電力企業從電力傳輸網到電力計算機網絡的時間系統，主要是以GPS作為主時鐘源，進行同步授時，由于其授時的工作原理和系統時鐘源被美國掌控，GPS授時存在重大隱患。
　　具體而言，目前中國電力行業接收GPS授時信號是免費的，GPS授時終端價格低廉，這是美國GPS系統在民用領域的應用。正因為是“免費的午餐”，所以美國不承諾對任何應用所產生的問題負責。
　　眾所周知，GPS系統是美國政府引以為豪的戰略工程，所有信號的發生、傳輸權由美國掌控，一旦出現民用信號關閉、誤碼率加大或者系統出現故障，以GPS技術為基礎的系統將被置于危險的境地，中國電網概莫能外。
　　在中國，存在長距離大規模電力傳輸的現實，從電廠發出的每度電，都以高達每秒30萬公里的速度經過變電站并網輸送，經過數個、數十個變電站的長距離配送，最終抵達用戶。這個過程需要同時有幾百臺設備保護電力安全運行，涉及各種以計算機技術和通信技術為基礎的自動化裝置，如電廠機組自動控制系統、調度自動化系統、變電站計算機監控系統等，如此大量設備是否能夠按照預先計劃的流程，準確安全地傳輸到位，決然離不開全網設備時間基準問題。
　　“倘若這些設備運行時間不同步，那么輕則運行設備失控，影響正常輸供，重則造成整個地區電網癱瘓。而且由于時間不同步，很難及時排查事故原因。”北京國智恒電力管理科技有限公司董事長呂建光如此描繪。
　　客觀來說，電力輸配對設備時間同步的精準度提出了極高極嚴的技術要求，電力設備時間同步的精準度正從過去的微秒級過渡到納秒級，因此，必須為電力系統配置高精度、高可靠的授時系統，在傳輸系統和接收系統間出現時間誤差，高壓電流勢必會在瞬間燒毀被接收的變電站或是傳輸線路，這很容易理解。
　　“北斗”精準而出
　　如何解決報告所涉問題，公司經過反復論證，決定起用獨立自主的北斗衛星導航授時技術，利用中國的高精度衛星授時系統支撐電網運行。
　　對GPS授時在電力行業應用存在的重大安全隱患進行分析調查，做出科學判斷，根據北斗系統的特性，自主創新，聯合研發了“北斗電力全網時間同步管理系統”。
　　“北斗一號”是中國自行研制建立的衛星導航定位系統，集導航定位、短報文通信、高精度授時三大主要功能于一體。
　　該系統目前工作覆蓋區域主要集中在北緯5°～55°，東經70°～140°之間的廣大地區。隨著2003年5月25日“北斗一號”系統的第3顆衛星成功發射升空，“北斗一號”系統已經開始全面為各種用戶提供穩定和可靠的服務，開通運行7年來，系統運行穩定，技術狀況良好。
　　目前，北斗二代系統正待字閨中，2010年1月17日，北斗導航衛星Compass G1成功發射，第二代北斗衛星組網正在按照預定計劃進行。可以預見的未來，系統服務能力更強，定位授時精度更高，并與北斗一號系統完全兼容，能夠為用戶提供更加完善穩定的服務。
　　“北斗電力全網時間同步管理系統”(下稱系統)是采用北斗與GPS(或其它)等多時間源智能切換技術開發完成的新一代電力系統的時間同步系統產品。系統裝置內置恒溫晶振或銣鐘，通過多時間源智能切換技術和先進的時間控制處理算法實現可靠的、高精度的時間輸出；采用“北斗雙向授時功能”專有技術能實現嚴格意義上全電力系統時間的統一；通過利用北斗衛星導航系統的短信息功能，能夠實現所有廠站端時間同步系統遠程監測和運行控制；系統為電力輸送提供高精度的、安全的全網時間同步整體解決方案，準確、可靠、易用的特點確保了可靠、高精度授時的廣泛需要。
　　由此，中國電力輸送領域重點攻堅的時間同步課題將得到徹底解決，2008年9月，選擇將中國華東電網公司調度中心作為北斗電力全網時間同步監測控制系統的總控中心，2個500KV變電站(上海南匯變電站和南京東善橋變電站)和2個電廠(新安江電廠和富春江電廠)作為衛星同步時鐘的使用單位，構成實用性北斗電力時間同步示范系統。試用結果表明，系統各項指標達到使用要求，實現了全網范圍內的時間同步。
　　系統于2008年12月19日通過組織的專家委員會鑒定驗收。鑒定委員會認為，該研究成果整體水平國內領先，具有推廣應用價值。
　　2009年9月，國家電監會公開表示，國家正式確立“天地互備，以北斗為主的電力授時體系”。
　　這標志著中國電力行業自主高精度授時時代已經開啟。中國自主研發的北斗衛星導航授時應用的春天也已到來。
　　中國創造
　　“北斗導航，是‘中國創造’的杰出代表，閃耀著中華民族自主創新的燦爛光芒，是天之驕子。”中國衛星導航定位應用管理中心副主任趙康寧如是說。
　　作為中國具有戰略意義的國家重要信息基礎和戰略設施，北斗衛星導航定位系統正在表達著中國綜合國力，已經為包括電力在內的國民經濟關鍵領域發揮重要作用。
　　北斗系統將繼續在包括智能電網在內的電力電網建設中發揮更大作用。未來幾年，建設特高壓電網又是發展智能電網的強大物理基礎，大容量、遠距離輸電是最大特點，對各種技術要求、設備配備、電網的建設和特性提出了更高要求。
　　2009年，中國4萬億元拉動內需的投資分配落地，隨后，國家電網公司宣布將建設“堅強智能電網”、“特高壓電網”作為未來五年的核心發展目標，其在時間同步系統方面對高精度授時將有更加苛刻的要求，我國北斗衛星授時技術將逐步替代國外GPS產品與技術，擺脫對國外系統的依賴，保證電網的正常建設和安全。
　　“電力全網時間同步系統”的系統和終端開發成功與應用，解決了目前電力系統時間同步應用中的三大難題：提供可靠的備用時鐘源；實現全網時間同步；實現遠程監測與維護。
　　此項高精度授時系統不僅能全時段、全區域地控制電力全網內所有時鐘的信息，實現真正意義上的全網同步。同時，還可自動監視系統中各單位時鐘狀態，并進行主動干預和控制，實現真正意義上電力全網時間同步管理和遠程監控，進而解決了因GPS固有缺陷給電力調度、生產帶來的重大事故隱患。
　　時間同步管理系統的研制成功，創造了歷史，填補了國內相關領域的空白，系統全部采用具有中國自主知識產權的技術。
　　北斗的高精度、穩定性、安全性和自主性已然折射出中國智慧的光芒，也同樣因為擁有這些，她才不斷的被技術界、產業界、科學界和民眾所認可，也因為擁有這些，北斗的未來會更好。
　　第四篇：
　　低調背后的中國自豪
　　文/于麗娜
　　“全球衛星導航技術其實就是航天技術與原子鐘技術的聯姻，衛星導航定位精確度主要取決于衛星上的原子鐘精度。某種意義上講，當今高技術下的局部戰爭，更多地依靠原子鐘，而不是原子彈。”
　　2010年初，中國第三顆北斗導航衛星進入預定軌道，隨后，美國太空評論網刊發了航天專家泰勒?迪納曼題為《中國的壓力推進美國GPS系統升級》的文章，文章提到，中國北斗的快速發展已經嚴重威脅了美國GPS的霸主地位。
　　北斗——一個稍顯神秘的概念進入大眾的視野，在30年默默無聞的研發中，北斗衛星導航定位系統儼然迎來了自己的春天。
　　傾力北川
　　2008年5月12日，四川汶川發生8.0級特大地震。房屋倒塌、人員死傷嚴重、基礎設施損壞、交通中斷、給水中斷、通信中斷。在時間就是生命、災情就是命令的危急時刻，如何第一時間了解災區情況等諸多問題撲面而來。
　　5月13日，一支沒有裝備任何大型救援設備的神秘部隊，正沿著馬爾康、黑水、理縣的317國道，一路急進汶川，而正是這支隊伍讓舉國上下焦急的心看到了希望。
　　事后，我們才從中國衛星導航應用管理中心獲知詳情，地震發生后，該中心為救援部隊緊急配備了1000多臺“北斗一號”終端機，實現了各點位之間、點位與指揮部之間的直線聯絡。
　　在災區通信沒有完全修復，信息傳送不暢的情況下，各救援部隊利用“北斗一號”及時準確地將各種信息發回。
　　前面我們疑惑的那支神秘部隊便是攜帶了“北斗一號”終端機，第一個進入汶川重災區的“北斗英雄”小分隊。
　　5月14日起，緊急組建的總參抗震救災北斗導航應急小分隊急赴成都，深入北川、綿竹等重災區，小分隊和救援部隊攜帶的“北斗一號”終端機傳回地震災區的最新災情和救援情況，為指揮部決策、指揮提供了大量信息。救援部隊利用北斗用戶機成功實現各救災點的情況互通和報告。
　　“北斗一號”終端機在抗震救災中起到了關鍵性作用。北斗終端隨救災部隊進入震中地區，并不斷從前線發回各類災情報告，為指揮部指揮抗震救災提供了重要的信息支援。
　　2008年12月，在美國帕薩迪納舉行的全球衛星導航國際委員會(ICG)年會上，中國代表介紹了北斗導航在抗震救災中成功應用的情況，受到了與會代表、專家的贊賞和關注。
　　北斗系統承受住了考驗。不僅在關鍵時刻救助了災區同胞，也向世人證明了中國自主的衛星定位系統完全可以媲美國際先進水平。
　　緣起北斗
　　在北川發揮了巨大作用的北斗系統始終低調而神秘。
　　其實早在1983年，中國已故著名“兩彈一星”科學家陳芳允院士便提出利用地球同步衛星建立中國自主的衛星導航定位系統的設想。
　　當時，整個世界擁有或是在建的衛星導航定位系統只有美國后來的“GPS系統”，幾乎呈現一騎絕塵的態勢，而衛星導航系統是一個大國重要的戰略設施，衛星導航對維護國家安全、推動經濟社會和國防建設具有重要的意義。
　　“雙星定位系統，完全能做成，在科學上是靠得住、行得通的。”原北斗衛星導航定位系統總設計師陳芳允院士給中國的衛星導航定位系統發展，指明了道路。
　　2010年1月17日0時12分，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭，成功將第三顆北斗導航衛星送入預定軌道，這標志著北斗衛星導航系統工程建設又邁出重要一步，也標志著中國衛星導航系統的發展進入快車道。
　　中國正在實施北斗衛星導航系統(COMPASS)建設工作，規劃相繼發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。
　　此前，已成功發射了兩顆北斗導航衛星，這一顆衛星為靜止軌道衛星。按照建設規劃，2012 年左右，北斗衛星導航系統將首先提供覆蓋亞太地區的導航、授時和短報文通信等功能服務，該服務將延伸至系統覆蓋范圍內的其他國家。2020年前，建成覆蓋全球的北斗衛星導航定位系統。
　　北斗衛星導航系統集衛星導航定位、報文通信、高精度授時三大功能與一體，不僅能解決“我在哪”的定位問題和“你在哪”的感知問題，還能高效快捷地實現“我”和“你”之間的信息傳遞。這是北斗導航系統的特有功能，是實踐中用得最多最好、最受歡迎的創新優勢。
　　剛剛榮獲2009年度國家最高科學技術獎的中國科學院院士、北斗衛星導航系統工程總設計師孫家棟表示：北斗衛星導航系統應用，只有想不到沒有做不到的。
　　其實早在2001年12月，建成北斗衛星導航試驗系統后，中國就已經成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。自2003年，系統正式開通并提供服務到現在，7年多來，北斗系統在已成功應用于測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域。
　　一波三折
　　作為北斗衛星導航系統的主要功能之一，高精度授時也歷經了近30年的發展。
　　中國衛星導航定位應用管理中心柳其許總工程師認為：“全球衛星導航技術其實是航天技術與原子鐘技術的聯姻，表達了時間和空間的統一，衛星導航定位精確度主要取決于原子鐘精度。某種意義講，未來高技術條件下的局部戰爭，更多的依靠原子鐘，而不是原子彈。”
　　原子鐘是時間頻率技術的核心裝備，人類精確使用和掌握時間正是利用原子鐘。原子鐘利用圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，釋放出的能量產生共振頻率，以共振頻率為節拍器來測定時間。“研究中國自己的原子鐘，建設自主的時間頻率體系”，面對困難，國人堅定的發出自己的聲音。
　　遙想當初，衛星導航定位系統在中國是一窮二白，要迅速發展起來談何容易，更何況原子鐘。當時國家正處于國防事業建設熱潮中，領導人意識到要確保國家真正的安全就要有自己的原子鐘。
　　作為最早研究原子鐘的科學家之一，原北大常務副校長王義遒教授回憶說：“1969年，周恩來總理專門召集搞原子鐘的人在一起吃飯，后來還開過一次專門的原子鐘會議，這些都充分說明了國家的重視。”
　　在收到國家自主研發原子鐘的指示后，全國幾家研究單位同時啟動了研究。王義遒教授說：“北大在接到這個任務后，與當時的國防科委一起合作研究出了國家第一臺銫束原子鐘。”正是由于國家的重視，原子鐘的研發成了重點，在短短的十年時間里，中國已經研制成功了包括：銫束、銣氣室和氫原子鐘等三種類型，在原子鐘研發領域，中國已經取得了不錯的成績。
　　“上世紀80年代，我們和美國在這個領域幾乎處于同一水平”王義遒教授如是說。原子鐘研究的項目均是耗資不菲且需要連續性，要不斷更新原子鐘的核心元素才能獲得更為精確的時間頻率，達到誤差最小。而隨著國際形勢的緩和，國家重點轉向經濟建設，原子鐘的研究開始淡出領導人的視線。
　　從逐漸淡出到完全停滯，一晃就是20年。而自從停止了原子鐘的研究，中國的高精度授時設備，幾乎依靠進口，接收的信號也全是單一的GPS時間。如果雙邊或是多邊關系惡化，美國完全可以“用軟刀子殺人”——只要在中國上空屏蔽GPS信號，包括時間頻率系統在內的中國信息系統就會大面積癱瘓。由于時間誤差是積累的，數字信息高速傳輸系統、通訊系統等會因時間系統癱瘓而報廢。
　　王義遒教授回憶起原子鐘研究的停止充滿惋惜：“實際上70年代還是有大量經費支持。后來就很少了，再后來就基本上沒了，所以我們只能做一些基礎研究。但是我感覺到原子鐘這個東西既然是一個非常重要的東西，從國家的軍事力量來看，又是一個核心。如果我們沒有的話，國家就很難完全的獨立自主，所以我們還在北大保留了一支隊伍，這支隊伍非常困難，在基本上沒有經費的情況下，我們把它維持下來了。”
　　時間到了世紀之交，王義遒教授帶領著艱難維持下來的研究隊伍，積極地聯合其他科學家向相關領導寫信匯報，希望恢復對原子鐘及國家時頻系統的研究；另外，不忘延續著僅存的研究成果進行著基礎的項目攻關，以期保存基本的實力和人才隊伍。
　　2000年以來，美國自海灣戰爭后的一系列軍事行動讓世界震驚，讓世界沉思，促使全世界都深刻意識到非接觸性打擊的信息化戰爭中原子鐘的授時作用更加重要，在國家相關機構組織下，新一輪原子鐘研制和國家時間頻率系統的建設重新啟動。
　　經過幾年的研究，取得了很多成果，王義遒教授說：“在這么短的時間內能獲得突破，多虧了當時保存下來的那批科研力量。”
　　“中國時間頻率系統建設和原子鐘研發工作已進入歷史上最好時期。”中國衛星導航定位應用管理中心趙康寧副主任介紹，“但是，對建設一個自主完善的國家時間頻率體系來說，這還只是開了一個好頭。”
　　由于國外原子鐘研究、生產已沒有間斷地歷經了半個世紀，而中國原子鐘事業自身時間短，且時斷時續，目前的研究團隊參差不齊，中青年專家太少，加上科技與工業基礎條件尚不足，原子鐘的研制和國家時頻系統的建立，距離國際先進水平特別是美國還有相當的差距。
　　北斗衛星導航系統從20多年前大膽的“雙星定位”設想，到如今自主研發成功，再到如火如荼地推廣應用，其中蘊含了北斗人的汗水和堅毅。
　　“我們寄希望于國家能夠建立原子鐘和國家時頻體系研究專項。我相信，到2020年我們的原子鐘水平能夠走到世界的最前列。” 王義遒教授壯心不已。
　　第五篇：
　　中國的北斗星座
　　文/彭輝
　　通過“衛星導航應用產業化”等重大工程項目的實施，中國在衛星導航定位技術的開發、應用與服務方面取得長足進步
　　衛星導航系統是重要的空間基礎設施，為人類帶來了巨大的社會和經濟效益。中國作為發展中的大國，擁有廣闊的領土和海域，一直在努力探索和發展擁有自主知識產權的衛星導航定位系統。2003年北斗一號衛星導航系統正式開通，并提供服務，自此，中國的北斗開始頻繁出現在國防建設和經濟社會的各個領域。
　　以點促面 服務亞太
　　北斗衛星導航定位應用從無到有，快速發展，成效顯著。北斗一號系統集衛星定位、短信報文、高精度授時三大功能于一體，不僅能解決“我在哪”的定位問題和“你在哪”的感知問題，還能高效快捷地實現“我”和“你”之間的信息傳遞。這是北斗導航系統的特有功能，也是實踐中用得最多最好、最受歡迎的創新優勢。
　　2008年12月30日，我國衛星導航定位知名專家、學者，國家相關部委和地方政府部門，設備制造廠家，分理服務公司，用戶和軍隊代表200余人齊聚北京，參加了由中國衛星導航定位應用管理中心等單位主辦的“北斗衛星導航應用五周年座談”。座談會深具代表性，稱其為“北斗系統的‘全國兩會’”實不為過。會上，來自各領域的代表紛紛總結北斗衛星導航應用成果及管理經驗，深入探討北斗導航推廣應用和產業發展大計。
　　據中國衛星導航定位應用管理中心楊寶峰主任介紹，“北斗衛星導航定位系統開通以來，中國領導人非常重視北斗衛星導航應用推廣工作，各級政府積極支持，主管部門陸續制定出臺多項扶持政策和市場培育措施。”
　　中國第二代衛星導航系統已經成為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》中明確的16項具有戰略性、標志性和帶動性的科技重大專項之一。
　　截至2009年，系統管理科學，運行高效，保持了連續工作穩定狀態，為用戶提供了堅實可靠的應用服務平臺。據統計，累計用戶數量突破6萬，提供定位服務3.3億次，通信服務2.2億次，雙向授時服務3000萬次，系統運行可靠性優于99.98%設計指標。已成功應用于水利水電、海洋漁業、交通運輸、氣象測報、國土測繪、減災救災和公共安全等領域，牽引推動了電子、通信、機械制造、地理信息等相關產業和信息服務業的發展，產生了顯著的經濟效益和社會效益。
　　早在2006年，中國政府發表的《中國的航天》白皮書中，特別提到“完善北斗導航試驗衛星系統，啟動并實施北斗衛星導航系統計劃”。發展衛星導航、定位與授時的自主應用技術和產品，建立規范的、與衛星導航定位相關的位置服務支撐系統、大眾化應用系列終端，擴展應用領域和市場。通過“衛星導航應用產業化”等重大工程項目的實施，中國在衛星導航定位技術的開發、應用與服務方面取得長足進步。
　　在2003年建成的北斗一號導航系統基礎上，第二代北斗衛星導航系統的建設拉開序幕，緊張實施，2007年成功發射第一顆北斗導航衛星M1，2009年成功發射第二顆北斗導航衛星G2，2010年初第三顆北斗導航衛星G1成功遨游太空。北斗衛星導航系統的建設功能更趨完善，不僅完全兼容試驗系統功能，而且在用戶容量、定位精度、服務區域、動態性能和抗干擾能力等方面有較大提高，能夠滿足未來信息化條件下國防和經濟社會建設對衛星導航定位的需求。
　　不久前，在泰國曼谷召開的“全球衛星導航(GNSS)亞洲大洋洲區域研討會”上獲悉，中國的北斗導航建設與應用成就引起與會代表的普遍關注，中國北斗不久將開始為亞太部分地區用戶提供服務，大規模、成系統的商用服務也已為期不遠。中國代表團表示：亞洲將成為全球衛星導航系統建設最具吸引力、挑戰力的區域。中國將一如既往地穩步推進北斗衛星導航應用的健康發展。聯合國亞太地區經濟與社會委員會宣增培司長指出，北斗導航系統在中國2008年汶川抗震救災中發揮了極其重要的作用，“北斗”所具有的定位與通信功能優勢將會為造福人類貢獻更多力量。
　　來自中國的導航定位應用專家王巖博士介紹說，北斗導航與多傳感器技術將在長江航運中推廣應用，開發實現長江流域航船吃水深度、航速、流速、水質信息采集，以及位置報告、預警報警、航務查詢、調度監控和應急救援等服務功能。內河航運領域的應用將和航運油氣改造、二氧化碳排放監測聯動展開，是落實中國減排承諾的又一重要舉措。
　　目前，北斗衛星導航系統研制建設正在按計劃緊張有序開展。工程建設轉入衛星組網發射階段，預計到2012年共發射12顆工作衛星，完成服務范圍覆蓋整個亞太地區的目標。
　　基地引領發展
　　在應用廣度和深度有了極大拓展同時，北斗系統的產業化道路前景愈加明朗。2009年12月26日，總參測繪局與上海市閔行區人民政府正式簽署《共建國家衛星導航應用浦江產業基地戰略合作框架協議》。這是中國首個國家衛星導航應用產業基地。
　　浦江產業基地作為推動北斗規模化應用，增強北斗核心競爭力，服務國家衛星導航發展戰略的重要平臺和示范園區，將主要承擔北斗衛星導航應用產業化試點、應用管理制度創新、應用技術創新、應用技術研發與管理人才培養，以及國際交流與合作的重任，北斗人冀望其能成為“中國衛星導航應用產業的硅谷”。
　　基地規劃建設核心區和擴展區，主要采用“政府扶持引導、企業投資建設、重點項目入駐、市場主導發展”的方式運作，通過構建公共技術服務平臺，引進重點產業項目，完善應用產業鏈，打造一批上規模企業，形成衛星導航應用產業的龍頭，提升科研、生產和服務水平。
　　“通過典型示范和輻射引導，帶動我國衛星導航應用技術的全面發展，提高自主創新能力，加速我國衛星導航應用的產業化進程，提升自主衛星導航系統的國際知名度和競爭力。”總參測繪局局長袁樹友少將這樣解讀基地的作用。框架協議的簽署，標志著北斗導航民用產業化進程向前邁出實質性重要一步。
　　基地位于上海國家民用航天產業基地首期啟動區內，東至萬芳路，南至聯航路，西至三魯河，北至規劃界限，一期建設用地面積約53畝，總投資預算4億元人民幣，將重點建設衛星導航技術應用研究中心、應用終端生產中心、應用監控指揮中心等五個中心。上海市閔行區區長陳靖介紹，“建成后的國家衛星導航應用浦江產業基地，將成為基礎設施完善，環境清新優美、文化氛圍濃郁、社會秩序良好的現代化衛星導航應用工業基地，成為國內一流的高科技園區和北斗衛星應用產業發展的示范基地。”此間已有2家業內龍頭企業入住，分別是：北京中興恒和投資集團衛星應用科技股份公司、北京國智恒電力管理科技有限公司。
　　開放式應用
　　北斗衛星導航系統建設一直按照循序漸進的原則逐步實驗進行，發展中，帶有濃厚的開放性、自由性、兼容性、漸進性色彩。
　　北斗二代衛星導航定位系統的建設功能不僅完全兼容試驗系統功能，而且在用戶容量、定位精度、服務區域、動態性能和抗干擾能力等方面有較大提高，這樣開放性的設計和應用，不僅能夠使“北斗一號”系統的功能延續穩定，保證用戶使用的簡單，而且能夠更好地樹立“北斗”的品牌，解決用戶的后顧之憂。系統開發的同時，接收機的研制更具開放性，推廣系統民用全過程，北斗接收機終端的研發、生產，一直堅持多個衛星導航系統的集成開發應用，達到互兼容互操作，研制推廣的“多模芯片”，可實現彼此信號的自由切換。誠然，北斗二代衛星導航定位系統的這種開放性原則，直接能夠滿足未來信息化條件下國防和經濟社會建設對衛星導航定位的需求。
　　目前，第二代北斗衛星導航系統在擴大服務信號覆蓋面積同時，正在向具備無源服務能力平穩過渡。隨著系統不斷完善和發展，2020年前完成的全球系統空間段將由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，提供開放服務和授權服務，同時具備無線電測定業務(RDSS)和無線電導航業務(RNSS)能力。
　　除系統開放性外，北斗應用和宣傳應更具開放性姿態。
　　中國北斗系統建成之初的那抹神秘，因快速的發展而漸漸褪去，一顆耀眼的東方之星冉冉升起，響亮的北斗被世人所知，開放性的研制、建設和應用，正在呼喚寬松、和諧的輿論環境，加大對北斗系統的宣傳力度，使之能更加可持續的發展。
　　構建科學的發展之路，中國政府要制定實施開放型政策，切實加大對北斗衛星導航產業的扶持力度，同時，企業也應在這一開放格局中勇于擔當主力，產業化是未來北斗系統開放性應用的最佳道路和歸宿。
　　中國的企業需要依靠北斗系統切入導航定位市場，中國已經是全球最大的航運市場、最大的汽車市場、最大的移動通信市場，這種背景下，在北斗全球定位系統充分商用開展后，市場潛力空前巨大。
　　而當前的市場格局恰好相反，95%以上的國內終端市場被GPS壟斷，如何將北斗系統建設得更完善？不斷擴大用戶群？改變長期依賴國外導航系統的局面？行者需慎思。
　　在推廣應用北斗衛星導航定位系統的路途中，堅持開放性的兼容原則是上策。