中国“有必要耗费这么大的精力，去自主研发一个定位系统吗？”

首先，GPS是一个以军用为主的卫星导航系统，所有权、控制权、运营权都属于美国国防部。很多国家的民用用户都担心，美国军方可以随时叫停民用信号。“免费午餐”存在巨大风险。

其次，精度不够。GPS包含军码和民码两种信号，二者精密级别不同，前者是毫米级别，后者是分米级别。2000年以前，美国军方对GPS发布的民用信号进行干扰，为的是降低民用信号提供精度，保护美国信息安全。

在此背景下，本着先区域、后全球的发展规划，我国先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统，走出了一条中国特色卫星导航系统建设道路。

这条路并非一帆风顺。在具体的技术上，难题迭出。

比如，导航卫星发射上天的前提是要有合法的轨道位置和频率资源，这是世界各国必争的宝贵资源。美国的GPS和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统早已占去了80%的“黄金导航频段”。

直到2000年，我国才在国际电联组织争取到了暂时的轨道位置和频率资源。但是，《无线电规则》对卫星频率和轨道做的充分解释和分配方式中有一条规定，7年内申请者必须使用该频率。

时间相当紧迫！

2007年4月14日，肩负着重要使命的北斗卫星终于起飞，4月17日传回了信号。

这时，距离国际电联规定的频率申请失效最后期限仅剩不到4个小时。

原子钟难题也曾是一大障碍。

导航卫星上的原子钟，利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波进行计时。稳定的电磁波协同精密的仪器为卫星导航提供精确的时间测度。它能精确到什么地步？举个例子，哪怕从恐龙灭绝时计时到现在，误差也不超过3秒。原子钟因此被称为导航卫星的“心脏”。

我国曾试图从国外引进铷原子钟，遭拒绝后开始自主研制。

1997年，科学家们对铷原子钟的寿命、可靠性和卫星环境适应性等完全没有概念，只能反复试验、改进，以此寻找最佳答案。比如，铷原子钟的核心部件微波腔，直接决定原子钟信号强弱，团队不断尝试，用时一年多研制出开槽管微波腔。

此外，团队还发明了一种新型铷光谱灯，克服了限制铷钟寿命和卫星环境适应性的主要障碍。

北斗三号卫星，开始采用氢原子钟，铷原子钟天稳定度为E-14量级，氢原子钟天稳定度为E-15量级。

2000年底，我国建成北斗一号系统，首次解决了“我们在哪里”的根本问题。从1994年立项到3颗GEO卫星组成了全球第3个卫星导航系统、覆盖中国国土及周边，我国用了6年。

2012年底，北斗二号系统建成，14颗卫星覆盖亚太地区，在亚太地区内导航系统标准服务的定位精度在10米左右。北斗二号确立了北斗的技术体制，实现了连续导航与定位报告双模融合、三频信号全星座播发。

2020年，北斗三号实现了全球组网，35颗卫星覆盖全球，可以向全球用户提供米级、亚米级、分米级，甚至厘米级精度的定位和导航增强服务。

从一个“缺”字当头——关键技术和设备短缺，卫星导航研究的人才短缺，经费也捉襟见肘，再到北斗全球组网的完成，一切艰辛与荣耀，尽在不言中。

内容来源于瞭望智库

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