衛星導航奇跡無法（fǎ）簡單拷貝的（de）三大理由

全球導航衛星（xīng）係統帶（dài）了個頭，結果許多全球係統蜂擁而上，特別是低地（dì）球軌道衛星係統（tǒng），如全（quán）球衛星通信係統、衛星（xīng）遙感係統、天地一體化融合係統，似乎全球（qiú）係統（tǒng）可以一蹴而就，實際上（shàng）都是站著說話不腰疼，世界上哪有容易的事情。就是GPS係統和我們的北鬥導航係（xì）統，都是經過二十多年（nián）的時間（jiān），數百億元的投入，數以萬（wàn）計人員的努力，才真（zhēn）正實現係統的全球服務，係統建設完成後，又要長期維護（hù）保持每周7天，每天24小時的運營，這是個巨大的係（xì）統工程。衛星導航係統實質上是除了空間衛（wèi）星段、地麵運控段、應用服務段三大組成部分外，還有個空間（jiān）環境段，後者實際上是個龐大的組成部分，它牽涉到無線信號傳播的（de）多（duō）種多樣的複雜（zá）的（de）環境，其（qí）中包括日地空間傳輸環（huán）境、地（dì）形地（dì）貌地物環境、自然人為電磁及其幹擾環境，以及網絡和（hé）數據（jù）時空與虛擬欺騙環境，各種（zhǒng）各樣的誤（wù）差和不確定性大多數來自（zì）於環境段（duàn），許許（xǔ）多多（duō）情況下又是難於預測預報的。對於衛星導航和無線電導航而言，至今，環境段仍然是（shì）個重大的世界（jiè）性難題，也是需要化大力氣加以應對（duì）的重大課題，以確保服務的完好性。

經過差不多50年的努力，人們才（cái）剛剛真正享受到衛（wèi）星導航係統帶來的好處，而且越來越成為（wéi）人們生產、生（shēng）活、工作與學習離不開的一種不可或缺新基建設施，這得益於衛星導航該項高新技（jì）術獨特（tè）的優勢，因為它充分利（lì）用了無線電導航的信號廣播方式，實現定（dìng）位導航（háng）授時服務，而且是高精度的時空信息一體（tǐ）化提供模（mó）式，可以用數（shù）十顆衛星實現全球實時動（dòng）態不（bú）間斷（duàn）的服務，實現免收終端用戶費，實（shí）現用（yòng）戶無限和應用服務無（wú）限（xiàn），其用戶應用服務的（de）邊際成本幾乎趨向於為零，從技術和產業（yè）發展的底層（céng）就為大眾化時空信息應用服務（wù）奠定了無法撼動的基礎，這就是衛星導航，這就是其他技術望塵莫及的不可（kě）模仿性（xìng）關鍵所在。這是什麽衛星通信和衛星遙感（gǎn）等都是無法與之比擬的。可（kě）以說這是一（yī）種空前絕（jué）後的創新，可以說是一個（gè）無法複製和難於（yú）依葫蘆畫（huà）瓢地拷（kǎo）貝的奇跡，這是理由之一。

何以解憂？唯（wéi）有需（xū）求（qiú）！衛星導航係統全球化的需求，首先來自於美國軍方（fāng），為（wéi）了進行潛艇（tǐng）的水（shuǐ）下（xià）發射，需要全球定（dìng）位的功能需求，在第一（yī）代（dài）衛星導航係統“子午儀”的基（jī）礎上，在1973年底的一（yī）個勞動節（jiē）的晚上，在五角大樓的一個叫做“孤獨大廳”的會議室中提（tí）出了（le）全球定位係統（GPS）的概念，於是推進（jìn）了這一係統的設計建設，但是24顆全球星座（zuò）的宏大工程，需要耗資百億美元，一（yī）直在美國（guó）國會中有兩派意見，一派支持建設，一（yī）派反對（duì）建設，所以GPS在開頭建設階段，真正是命蹇時怪，曆盡坎坷，一度將星座設計從三軌道麵的24顆衛星，縮減為（wéi）六軌道麵的18顆衛星，現在的其他GNSS係統都是優選的三個中地球軌（guǐ）道麵，而隻有GPS是六（liù）個軌道麵，顯然這（zhè）是當年留下的痛。但是上世紀（jì）九十（shí）年（nián）代初的海灣戰（zhàn）爭讓GPS的（de）命運發生了根本性的變化，當時，天上的GPS衛（wèi）星隻有八顆，而（ér）且還有一顆帶（dài）病工作，於是美國臨時增發了一顆衛星，又適當地調正了個（gè）把衛星的位（wèi）置，以保障能有更多的衛星工作在中東地區，讓缺少參（cān）考（kǎo）目標的沙漠地區充分利（lì）用衛星導航於服務車輛（liàng）、飛機、單兵與（yǔ）遠程打擊（jī）彈藥，取（qǔ）得了良好的戰果。從而在戰後，GPS支持派大力（lì）宣揚，海灣戰爭的勝利是GPS的勝利，這樣GPS打了一個翻身（shēn）仗，從此以後一路綠燈，GPS終於在1993年宣布實現初始服務，至（zhì）1995年實現完全服務。鑒（jiàn）於一架韓國的民航機誤入（rù）蘇聯領空，被打下了，造（zào）成200餘人喪生，所以1995年美國總（zǒng）統裏根（gēn）宣布GPS投入軍民（mín）兩用模式，並且實施不（bú）收終（zhōng）端用戶費的承諾。1996年美國開始推進GPS現代化，在2000年5月1日晚上12點鍾起，取消人工惡化定位精度的可（kě）用（yòng）性選擇（SA）政策，把衛星（xīng）導航的精度（dù）真正實現有效釋放。從衛星導航（háng）係統，特別是（shì）GPS的發展過程中，我們看到真正的需求（qiú）牽引（yǐn），看看現在（zài）的低（dī）地（dì）球軌道（LEO）全（quán）球（qiú）星座，一旦策劃動輒就是幾千顆，甚至幾萬顆，需要那麽多嗎（ma）？在海上、在荒郊野外、在（zài）無人區又有多少人會用這樣的係統，能夠有（yǒu）那麽多投入能（néng）力和維護能力，能夠賺錢養活係統嗎？需求，真正的需求，才（cái）是所有大係統大（dà）工程的根本（běn）所在。衛星導航係統才有這樣的底蘊（yùn）和資本，其他係統隻能夠東施效顰而已。這是衛星導航奇跡無法簡單拷貝的理由（yóu）之二。

還有一個衛星導航奇跡無法簡單（dān）拷貝的理由之三，這就是衛星導航係統及其應用服務技術與產業發展（zhǎn）與時俱進、日久彌新的特征，而且成為低碳綠色的樣板，成為具（jù）有強大群眾基礎的百年老店式的高科技產業，成為人類共有（yǒu）共建（jiàn）共享共贏的財（cái）富和產（chǎn）業平台。當前，四大全球衛星導航係統，都在運營推廣（guǎng）應用服務的同時，均（jun1）在考慮下一步的（de）發展，GPS和GLONASS都在積極（jí）推動其現代化的進程，而且時間都安排到2030年後，北鬥係統和伽利略係統，都在考慮新一代係統，中國的綜（zōng）合時空體係和伽利略二代，均把（bǎ）衛（wèi）星導航係統的升級換代作為主要任務（wù），看來中（zhōng）地球軌道（MEO）的GNSS係統，在未來相當長一段時間內，仍然是PNT服務（wù）的（de）強大支柱，這個地位在今後十至二十（shí）年內，可（kě）能不會被撼動。但是，作為單項技術（shù）的本身，顯然GNSS存在其不足（zú），特別是在（zài）室內，在有物理遮擋和嚴酷的電磁環境下，需要低地球軌道（LEO）和其他的無線電與（yǔ）非無線電的PNT技術手段，加以補充、備份、互補，甚至替代（dài），這是融合發展與優（yōu）勢互補（bǔ）的需要，這（zhè）是曆史的必然。值（zhí）得指出的是，由於衛星（xīng）導航（háng）技術與產業的長期發展，人們已經在深層次地挖掘開拓衛星導航相關的方方麵麵，例如，利用雙（shuāng）頻技術消除電離層影響的同時，又研究了電離層全球和局部的變化，形成（chéng）與地球物理密切相關的空間氣候學，同（tóng）理利（lì）用衛星導航研究對流層，形成了新（xīn）興的GNSS氣象學，成為新型（xíng）的一種手段（duàn），直接應用（yòng）於現代的天氣預測（cè）預（yù）報。衛星導航的引領性，直（zhí）接打開了無線電導航的廣闊天地，利用多種多樣（yàng）的機會信號實現PNT應用服務，這是一種獨特的創（chuàng）造性思維，有著極（jí）其出色的發展前景，還（hái）有原先的反射信號和多徑效應，乃（nǎi）至信號盲區，都（dōu）可以被（bèi）拿來開（kāi）發應（yīng）用。這是“廢物利用”的高原立峰，實在是無限風光在險峰，令人拍手叫絕，歎為觀止。時空信（xìn）息（xī），時空數據，與時（shí）空價值，在衛星（xīng）導航領域（yù）發揮得淋漓盡（jìn）致，是衛星導航（háng）真正讓時空科技（jì）擺脫了科（kē）學殿堂束縛，擺脫了所謂的“基準參照體係”的框框，走向了尋（xún）常百姓家，走（zǒu）向了人民大眾，真正（zhèng）成（chéng）為一種文化，這種文化就是“為人民服務”，讓人手一機的智能手機，成為時空信息消費工具的同時，又成為時空信息的生產工具，人人是消費（fèi）者（zhě），人人是生產者，“人（rén）人服務，服務人人”成為社會風尚，成為一種生活方式，這是典型的新時空（kōng），新時（shí）尚，新文化，新文明。在這裏，科技與（yǔ）文化的（de）融合發展，呼之欲出，顯（xiǎn）而易見。讓我們舉起雙手，歡（huān）迎這一新（xīn）時代（dài）的到來。

本文（wén）轉自鬥室智庫

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