自家的钥匙应该掌握在自己手里！
这把守卫国门的“金钥匙”就是卫星导航。上世纪中后期，美国研发GPS(全球定位系统)，为其提供实时、全天候和全球性的导航服务，实现情报收集、核爆监测和应急通信等，巩固其全球的霸权和大国地位。有鉴于此，俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)和欧洲人的伽利略系统(Galileo)也相继启动。现在中国身为全球第二大经济体，也应当具备相称的国防安全实力。
2000年，中国早于欧洲人，成为继美国、俄罗斯之后全球第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统以其特有的特色和优势获得了“北斗一代”用户的欢迎。
北斗二代系统于2004年8月31日正式立项，2011年12月27日提供试运行服务。当天，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在国新办发布会现场宣布：我国自主研发的北斗卫星导航系统即日起向亚太大部分地区正式提供区域服务，可覆盖地区西起伊朗、东达中途岛、南含新西兰、北至俄罗斯。
到2020年，全球手机、导航仪等终端，便可以收到来自中国北斗的问候了。
整整一年，北斗卫星导航系统完成了4箭6星发射，16颗卫星的星座构型闪耀太空。自上世纪90年代跟踪研究算起，历经近20载，从无到有，北斗提供的导航、通信和授时服务正从国防军用全面步入灾害监测、渔政交通等行业应用。在汶川大地震救援中，在湄公河惨案元凶追捕中，在神舟飞船和南极科考雪龙号上，北斗可谓是战功赫赫。
2012年12月，《中国经济周刊》专访北斗卫星导航系统任务团队，独家揭秘北斗研发运营的历程与细节。
北斗守国门百姓得实惠
北斗卫星导航系统，2012年12月27日正式发布的英文名称为Bei Dou Navigation Satellite System，缩写为BDS。该系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时(标准时间信号发播)服务。
有了GPS(全球定位系统)为什么还要建立北斗系统？
北斗卫星导航系统(下称“北斗”)卫星系统总指挥李长江无数次回答过这个问题。北斗卫星导航系统任务团队获评2012央视经济年度人物创新大奖后，李长江不无感慨地说：“谁都不愿意自己家的钥匙掌握在别人手里！”
卫星导航正是这把守卫国门的“金钥匙”。
美国研发GPS的初衷，就是为了方便导弹的精确制导，是为了其全球的霸权和大国地位。有鉴于此，俄罗斯的格洛纳斯系统和欧洲人的伽利略系统也相继启动。中国身为全球第二大经济体，也应当具备相称的国防安全实力。
正如同没有“两弹一星”，中国今日的命运难以想象。而今若依赖GPS，我国的军舰和导弹岂非在“裸游和裸飞”？！
“作为一个文化和意识形态与西方不同的国家，我们应该自主掌握卫星导航技术。”李长江坦言。
北斗自上世纪90年代开始跟踪研究，2000年开始发射北斗导航卫星。当时依靠着两颗静止轨道卫星，以及地面的基站，北斗初步提供了定位服务。“从无到有，我们至少有了急需的卫星导航系统。”北斗卫星导航系统卫星系统唯一一位女性总设计师杨慧说。这个被称作“北斗一代”的导航系统从此开启了中国人自主导航的时代。
北斗二代系统于2004年8月31日正式立项，2007年4月17日发射试验卫星，2011年12月27日提供试运行服务。
按照有关规划，2020年前后，北斗二代导航系统的二期工程将竣工。届时，我国的北斗将真正做到为世界导航。
如今，年轻的北斗正在为保护国民安全发挥着不可替代的作用。
在缉拿湄公河惨案元凶的过程中，北斗功不可没。因为用普通的手机进入国外信号网络，往往会暴露位置和身份。在对元凶的前几次追捕中，皆因此使得犯罪集团有所警觉而逃脱。最终，专案组使用北斗进行联络而成功抓捕糯康等人。
目前在中国南海、东海的渔民们均已经安装上了北斗的接收终端。通过该终端可以清楚地记录下渔船的航行轨迹，这有力地维护了我们渔民的捕捞权益，为处理争端时保存了证据。一旦渔船遇险，借助北斗的短报文通信功能，救援中心第一时间可获知其具体位置，可方便地组织附近船只来救援。
这把“金钥匙”还能为国民经济带来真正的财富。随着北斗正式运用，相关的应用程序的开发和仪器设备的制造还会带动整个卫星导航，地理信息产业新一轮的转型升级，前景不可估量。
2012年12月27日，在国务院新闻办公室召开的新闻发布会上，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称，现有的设备将会至少兼容互操作GPS和北斗两套系统。两套系统的兼容意味着可参与定位的卫星增多，这无疑将增加用户定位的精度和速度。就像开通了新的电视频道，你可以根据兴趣爱好任选收看。
“相比GPS来讲，北斗具有独特的短报文通信，对很多用户是非常有用的，”北斗导航卫星系统总设计师谢军说，“作为导航卫星系统的用户来讲，收到的卫星信号数越多，老百姓就越得实惠，定位精度也就越高。”
北斗卫星导航系统卫星系统总指挥李长江
媲美GPS8年后覆盖全球
北斗一代系统的特点是有源定位、授权服务、短报文通信功能。有源定位是指用户需要先向卫星发信号，申请定位，卫星接收后将信号转发给地面站，由地面站计算后再告诉其位置。这种转发式服务定位时间相对长，并将卫星每秒能提供的用户数限制在54万人。
而随之推出的授权服务和短报文通信却受到了北斗一代用户的热烈欢迎。一位部队领导对此赞不绝口，称其真正实现了“运筹帷幄中，决胜千里外”。因为他可以通过指挥室的屏幕墙，清晰地分辨出不同兵种当前所在位置。
授权服务要求用户须事先在系统中注册，北斗方可提供定位服务。之后，系统会自动识别出该用户的位置，并报告给指挥调度系统。再结合120个字的短报文通信功能，“一般的GPS用户只会知道自己在哪个地方，但是北斗不仅可以让别人知道你在哪儿，还可以让自己知道别人在哪个地方。”冉承其说。
北斗二代系统采取广播式服务，用户不用申请也能定位，实现如GPS般的无源定位。此外，二代系统也保留了位置报告、短报文通信服务。
借助北斗，神舟系列载人飞船的回收工作轻松不少。从神舟六号起，在飞船返回舱中装备了北斗接收机。这让地面的迎接人员做到几乎与返回舱同时抵达降落地点。
在2008年汶川地震中，北斗可谓战功赫赫。在众多GPS通信设备失灵罢工后，北斗手持终端机和位于北京的卫星导航定位指控中心保持了顺畅的沟通。通过短报文通信联系，外界清楚得知：一支200多人的救援队伍在震后24小时之内已经赶赴震中。依靠北斗，救灾工作有条不紊。
冉承其在发布会上介绍道，北斗现在向亚太大部分地区正式提供区域服务，包括定位、导航、双向授时和短报文信息服务。基本服务性能：位置精度平面10米、高程10米；测速精度每秒0.2米；授时精度单向50纳秒。覆盖区域为南纬55°到北纬55°、东经55°到东经180°，其中北纬10°到北纬55°、东经75°到东经135°为重点服务区。
北斗二代系统的最终目标是要建立全球卫星导航系统。目前所提供的区域服务仅仅迈出了二代系统的第一步。
杨慧介绍说：“考虑到国力，建设周期等因素，二代系统分为两步走：一期工程是以亚太地区为主的区域系统，除多了有源定位功能外，其它功能和性能类似GPS；二期则会将导航范围扩大至全球。”
从无到有还要继续攻关
既然我国的技术水平已经可以媲美GPS，那么北斗为什么还要分几步走，不迅速实现全球覆盖？
最关键的环节是卫星。由于种种原因，一些尖端技术我们无法借鉴，我国航天人必须自主创新。
杨慧介绍说：“我国此前并没有制造导航卫星的先例，我们是在通信卫星的平台上进行的探索。但这两者还是有很多不同，比如导航卫星不能通过喷气推动来调整姿态；卫星的陀螺仪寿命不够；如何增加卫星平台的承载与供电能力等等问题。这些都曾经是卫星设计团队面临的难题。”
2009年，卫星在研制过程中曾发现供配电系统可能存在严重的问题，为此试验人员进行了大量的电缆等方面的工作，这件事至今都让谢军记忆深刻。当时，一帮70后、80后的北斗团队成员认真复核电路设计，并对连接后的电缆进行反复试验，最后竟然把整个库房中的电缆都用光了。
正是团队成员以孜孜不倦、严谨求实的作风，抱着解决问题的决心来进行设计研发，才有了后续稳定工作的导航卫星。“为了查清楚问题原因，我们不惜一切代价，直至问题彻底解决。”谢军感叹道。
卫星的寿命直接影响整个导航系统的服务质量。现阶段我国导航卫星的设计使用寿命仍然只有8年。今后在建设全球系统时，将着力延长卫星寿命至10~12年。这其中的关键部件较多，同时要提高全球系统的性能的关键部件之一——星载原子钟，可谓是决定导航系统性能的重中之重。
在2004年启动北斗导航项目时，国内的星载原子钟还只是停留在高校试验阶段，市场上并无产品。星载原子钟的研制在当时相当棘手，因在这之前的所有飞行器中都未使用过如此高精度的原子钟。一旦星载原子钟与地面站的计时有偏差，那么信号的路程就无法精确计算，精确导航和定位更无从谈起。
当时一度希望进口国外的铷原子钟来加快研发，但是北斗总设计师、中国科学院院士孙家栋告诫说，美国人不卖，欧洲人的东西又没有上过天，不能过分相信外国技术，中国人必须搞自己的钟。“当初是在孙院士的大力支持下，我们这些研发人员才能更加坚定信心、够踏踏实实做好产品。”谢军回忆起这些往事时感叹道。
现在国产星载铷原子钟的研制成功突破了国外的技术封锁，填补了国内空白，对于我国卫星导航系统建设产生了重大战略意义。
尽管导航卫星的研制已经取得很大的突破，但离达到全球卫星定位系统的要求还有很长的路要走，比如超出了现有地面基站的测控范围，如何保证定位精确度等难题又摆在了航天人的面前。
如今，在南极科考的雪龙号上，装载了北斗系统的用户机并在整个航行过程中使用。从2012年8月自南极返回的用户机的反馈来看，结果令人满意。“我还期望下一次能够得到更多的数据。”谢军说，“必须通过这些试验，我们才能不断完善卫星系统的性能。”
2009年至今，北斗成功发射了14颗星。综合考虑各方面因素，为加快卫星发射速度，火箭系统还采取了一箭双星的发射技术。相关负责人表示，未来还将视情况采取一箭四星的发射方式，加快卫星的构型布局。
北斗照耀下的中国卫星导航商业地图
“一般卫星导航系统只是告诉你什么时间、在什么地方，而中国的北斗卫星导航系统除了让你自己知道在什么时间、什么地方之外，还可以将你的位置信息发送出去，使你想告知的其他人获知你的情况。把短信和导航结合，是中国北斗卫星导航系统的独特发明。”北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其说。
随着中国北斗卫星导航系统(下称“北斗”)开始向亚太大部分地区提供持续无源定位、导航、授时等试运行服务，这种有着独特源定位和短报文特色服务的导航卫星系统正式亮相于世界。
北斗将同目前垄断国内导航产业95％以上的GPS展开正面竞争。“北斗志在将中国用户从GPS手中抢回来。”北斗卫星导航系统工程副总设计师李祖洪认为，到了2020年，肯定每个人的生活都离不开北斗。
人们的期望很大，因为这是中国首次拥有自主知识产权的卫星导航系统。而在这背后，是市场各界、产业上下游对于卫星导航产业的“商业窥探”。
搭载北斗导航设备的渔船在“船联网”系统显示屏上清溪可见
形成三条产业链
我国卫星导航与位置服务产业按产业上中下游基本可分为：上游是导航与卫星制造、芯片、OEM板卡、模块、天线等；中游是终端集成、系统集成；下游是销售、运营、服务。目前，国内企业主要集中于贸易环节，占下游份额的七成，主要是代理销售国外的高精度接收机产品、模块、OEM板，而在运营和服务领域所占份额很小。
据中国卫星导航定位协会咨询中心统计，截至2011年年底，我国北斗一代终端社会持有量为10万余套，参与北斗终端研发或销售的企业数量为50~60家，年产值为3亿~4亿元左右；而GPS导航终端2011年的总销售量突破4500万台，产值接近700亿元，参与企业超过6800家。
北斗的独特优势在某些方面甚至优于GPS。业内人士介绍，北斗除在定位、导航功能方面不弱于GPS外，其授时功能主要应用于金融、电力以及通信等领域，北斗授时精度能达到10纳秒的级别，其特有通信功能有望成为无线移动通信的重要补充，对资源调度、安全监控和防灾抗灾工作具有重要意义。
市场人士表示，作为科技含量极高、人力资本密集的战略性新兴产业，北斗导航卫星产业化的市场空间极富想象力。
有券商研报指出，北斗将最终成为与GPS相抗衡的卫星导航系统，挖掘北斗导航卫星产业的投资机会，可遵循两条投资思路：首先是相关卫星导航系统设备制造商；其次是随着产业升级改造，提供一揽子解决方案的卫星导航系统服务商。
海富通基金投资经理杨帆表示，借鉴全球卫星导航产业的发展轨迹，未来的应用将沿着国防、特定行业和大众三个层次展开。国防应用会率先展开，但是大众应用将来会是主战场。短期来看，面对国防应用需求的公司会率先反应。
赛迪顾问消费电子产业研究中心卫星导航事业部总经理王平表示，目前中国卫星导航市场规模是1000亿，2015年将达到2000亿，2020年将会是4000亿，北斗的逐步完善将成为产业发展最核心的推动力。
据分析，北斗的发展将形成基础产品(包括导航天线、终端芯片、板卡、导航地图等)、导航终端产品和运营服务三大条产业链，影响国防、渔业、交通、通信、电力等各大领域。国腾电子、海格通信、中海达、四创电子、中国卫星、高德、四维图新等上市公司，以及东方联星、南方测绘等非上市公司均会因此受益。
北斗导航产业链厂商分布情况
激发物联网产业
据中国卫星导航系统管理办公室工作人员介绍，长期以来，国内民用地理位置信息服务市场主要由GPS垄断，打开定位，通过人人网、大众点评网、微信等社交网站签到，搜寻附近的餐厅、银行、酒店，评价美食，寻找朋友……这些基于GPS的位置服务已深入我们的日常生活。
然而，尽管国内目前可以免费使用GPS，但其不能保证永远不收费。
北斗星通导航技术股份有限公司(下称“北斗星通”，002151.SZ)董事长周儒欣表示，他们已经研制出了兼容支持北斗、GPS、格洛纳斯和伽利略四大卫星导航系统的芯片。“我们从2006年开始探索，这样一种兼容互操作更能撬动卫星导航产业，从而激发物联网产业。”
从2002年起，北斗星通就开始着力研发北斗海洋渔业安全生产信息保障系统(又称“船联网”)，先后投入资金超过1亿元进行研发。
2006年9月，北斗星通与农业部南海渔政渔港管理局签订第一个合同，为在南海作业的首批700条船安装设备，到目前为止已有约3万条船安装了相关设备。周儒欣介绍：“比如说在我们这儿就可以看到所有的渔船在什么地方，渔民们使用北斗通信往来。”
2012年8月，北斗星通与北京市国土资源局共同启动了“北京市地质灾害监测预警示范工程”项目，即在密云地质灾害多发区建设32个监测点，应用于滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷和沉降等地质灾害的监测和预警示范。
未来，北斗星通还将继续开发车联网等广泛应用北斗导航系统的新产品。
多年专注卫星导航产业的华力创通科技股份有限公司(300045.SZ)对2013年的市场前景也充满信心。该公司不仅将为北京市1.2万辆出租车加装北斗导航设备，其提供的北斗导航手持设备也将在2013年4月开幕的第九届中国(北京)国际园林博览会中大展身手。
此外，中国已全面启动北斗芯片和终端的研制工作，并启动北斗行业应用示范项目，包括交通运输部的“重点运输过程监控管理服务示范系统工程”、中国气象局的“大气海洋和空间监测预警示范应用”等。
由于导航系统对国防和民用产业的重要性，政府出台了一系列政策支持，促进北斗的应用，在此背景下，北斗导航产业将迎来大规模发展。
根据科技部近日印发的《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》显示，“十二五”末，导航与位置服务产业要形成1000亿元以上的规模，初步建立5个高新技术产业化基地，培育30家创新型企业。
这意味着国家对导航与位置服务产业相关扶持政策的进一步落实。
可以预见，随着北斗系统的试运行，原有GPS产业链上各环节企业的介入，一场激烈的竞争将在下游研发和应用领域展开，未来大规模的应用也即将到来。
5000亿展望
我国卫星导航与位置服务产业还处于较为幼稚阶段，加之北斗建设尚未完善，产业化发展过程中会面临很多问题与困境。
当前国家相关部委安排了专项资金、专题项目，希望以示范为主，带动、牵引促进我国卫星导航与位置服务产业的发展。
然而，同支持物联网、云计算、智慧城市一样，目前中央与地方相关部门对于卫星导航与位置服务产业的政策扶持都存在“撒胡椒面”的做法。按照相关主管部门人士的说法，因为新兴产业往往需要在摸索中前行，作为主管部门也很难知道哪块云彩有雨，因而也就只能是广撒网。
在北斗诞生之前，中国的导航与位置服务产业主要是从GPS应用开始，由一批小公司自发地、盲目地投入，很长时间内进入不到主流产业体系。由于没有国家的大资金投入，发展过程中更多是“雷声大，雨点小”，长期没有纳入国家的整体规划。尽管目前从事导航与位置服务产业的相关公司超过6800家，从业人员数量约为15万~20万人，总投资规模500亿元左右，但整个产业仍呈现“小、散、乱”局面。
华力创通常务副总经理王伟说，目前产业发展的瓶颈在于导航芯片价格偏高。随着北斗卫星导航系统正式商用，以及国家政策的持续支持，破解之法并不难觅。“通过继续扩大芯片产量，在芯片上集成更多功能，让用户数量达到更大规模，芯片价格自然就降低了。”
中国卫星导航与定位协会方面认为，只有通过大额的投入，形成良好的国家级基础设施和共享平台，突破产业发展的技术瓶颈和壁垒，形成良好的产业发展大环境，才能培养促进数千亿元乃至上万亿元的产业的形成发展。
北斗的发展和完善将为我国卫星导航与位置服务产业带来转机。
冉承其在国务院新闻办举行的发布会上透露，2012年卫星导航产业已经超过1200亿元，将来中国该产业会突破5000亿元人民币。与此同时，北斗总设计师、中国科学院院士孙家栋也认为，未来两年内，中国将迎来北斗系统应用产业化的高潮。
来自中原证券的一份相关行业研究报告显示，2011年中国北斗卫星导航产业规模达到85.96亿元，同比增长43.2％。而随着整个卫星导航产业的发展，对于当前占比还不足10％的北斗产业来说发展空间巨大。而在A股上市公司中，与卫星导航有关的公司总市值就已经超过了679亿元。
国家一系列的帮扶政策也都力推北斗系统。《地理信息产业“十二五”规划纲要》、《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》以及《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》都将北斗系统作为重点工程予以大力支持。
事实上，北斗一代自2003年底正式运行以来，到目前为止注册用户数大约在10万左右，主要应用在国防安全领域，以及一些特定行业如渔业、气象、交通、通信、电力等领域，其中渔业应用最广，占比超过60％。
但由于北斗一代属于试验卫星导航系统，用户容量有限，目前市场上95％的导航终端仍然由GPS占据。
至于目前整个北斗系统的总研发经费，冉承其在发布会上透露约为几百亿，而后续10年时间要建全球性卫星导航系统，预计投入的经费要更多一些，大概在四五百亿以上。
近几年，随着我国“卫星导航应用产业化”重大工程项目实施，消费市场的基数大增。未来几年，数千亿市场规模，中国卫星导航与位置服务产业的发展前景可期。
(注：因北斗导航卫星尚无公开照片，封面图及内文相关卫星图系根据网友猜想图制作)
全球四大卫星导航系统比较
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