7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行。就在一个月前，6月23日上午，第55颗北斗导航卫星，也是北斗全球卫星导航系统的最后一颗组网卫星发射升空。此时距离第一颗北斗卫星进入太空，已过去了整整20年。
2000年10月，北斗1A导航试验卫星从西昌卫星发射中心发射升空。当时限于国力，中国科学家并没有奢望建成像今天这样，能够提供全球定位、导航、授时的庞大导航卫星星座。彼时的中国人，考虑的是先解决卫星导航定位的有无问题，摆脱在这一领域受制于人的尴尬处境。在少花钱的前提下，如何利用尽可能少的卫星，实现对中国国土表面的精准定位？中国科学家决定采用双星定位方案。
双星定位原理说起来简单，就是利用两颗运行在地球同步轨道的卫星和用户之间的三角关系，来确定用户在地球表面的位置。和全球卫星导航定位系统不同的是，双星系统只能实现对一个有限区域内的导航定位。这便是我国第一代北斗导航系统——北斗一号。
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双星定位系统是有源的，这意味着用户需要主动向卫星发射信号，利用接收到的回波来进行定位。而同时期的GPS及格洛纳斯（GLONASS）等全球卫星导航定位系统都是无源的，用户只接收来自卫星的信号而不向外发射电磁波。相对而言，无源定位具有安全保密的先天优势。
虽然北斗一号由于作为有源系统而隐蔽性差，但中国科学家却开创性地化被动为主动，为北斗一号增添了短报文通信功能——索性利用高悬于赤道上空的北斗卫星充当通信中继站，用户可以利用导航接收机收发120个字的信息。可不要小看这120个字的容量，在2008年汶川地震救援当中，抵达灾区的救援部队在当地通信网络全部瘫痪的情况下，就是依靠着太空中北斗一号导航卫星的短报文通信功能，将灾区的情况传送出来。中国北斗尚处在试验阶段，就为抗震救灾做出过巨大贡献。
据公开报道，北斗一号定位精度在数十米的量级，是有源系统并且无法在高速平台上使用，无论在军用还是民用场合，都无法满足现实需求。为此，2007年起，中国开始部署北斗二号区域型卫星导航系统。相较于北斗一号，北斗二号不仅把定位精度提升到十米量级，而且是无源的，即用户只需要接收来自卫星的信号，实现了无线电静默状态下的定位。在此基础上，还保留了北斗一号的短报文通信功能。从2007年4月到2019年5月，中国共发射了20颗北斗二号导航卫星，实现了中国国土及周边地区的卫星导航定位覆盖。
从北斗二号开始，北斗卫星导航定位系统才具备了真正的实用价值，开始在交通、物流、执法、海事、农业、电力等诸多部门逐步试用，并由此开启了一个保守估计总产值超过3000多亿元人民币的巨大市场。
遨游太空的数十颗北斗导航定位卫星，是基于举国之力部署的国家重大基础设施。随着基础设施的建设到位，与之相关的一系列配套产业便有了充分发展的广阔舞台。历数当下热门的经济门类或产品，无论是方兴未艾的自动驾驶、让人足不出户尽享便利的网购宅急送、亦或是追踪新冠密切接触者的二维码，几乎都离不开北斗导航定位系统的加持。我们不妨回顾一下北斗到来之前的那段时间，一台用于汽车导航的GPS接收机是何等昂贵。而北斗的出现，使这个市场不再被一家通吃，导航服务的价格也应声而降。所以，无论你的手机里是否内嵌了北斗芯片，能如此快捷、便宜地享受现代科技带来的便利生活，都需要感谢北斗。
举世瞩目的北斗三号建设进程明显加快。2017年11月5日，我国以一箭双星方式成功发射两颗北斗三号全球组网卫星，这是北斗三号卫星的首次发射。到2020年6月，共发射了30颗北斗三号卫星。回顾北斗工程初创的世纪之交，北斗一号4颗试验卫星的全部升空，走过的是七年的漫漫长路。
细心的人会发现，北斗二号和三号这两个系统的部署，时间上是重叠的。相比于北斗二号，北斗三号最大的提升在于卫星的内核——原子钟。北斗二号广泛采用的是铷原子钟，而北斗三号卫星当中采用了新型的铷原子钟，部分采用了氢原子钟。氢原子钟的精度相比铷原子钟提高了一个数量级，这也就使得北斗三号系统的定位精度，由北斗二号的十米量级，进一步精确到了米级，如果有了地面差分台站的加持，北斗三号将具备厘米级的定位精度，足以媲美GPS系统。
当下，号称给每一个沙粒都分配一个IP地址的物联网正呼之欲出，在万物互联的时代，构建起一个精准的、统一的国家时空基准体系，尤为重要。而从现有技术来看，这个基准只有全球卫星导航系统才能提供。中国要拥抱5G，实现万物互联，一个独立自主的国家级时空基准是不可或缺的。随着6月23日第55颗北斗卫星的成功入轨，这个覆盖全球的、不受制于人的国家级时空基准，中国已经建立完毕——这便是今天我们如此隆重祝贺它的原因。
（文丨鲁晓冬）
