中国北斗不如GPS？看徐颖解密北斗靠什么来“推翻前浪”

文| AI财经社吴京

编辑|张泽

徐英被告知，美国的GPS是正品，俄罗斯的GLONAS是高仿，欧洲的伽利略是低仿，中国的北斗是淘宝的“9元九封邮件”级产品。

如果是多年后的现在，她一定会气得当场争辩。但当时她还没有与北斗结缘，只是一个“平平无奇”的天才少女：16岁考上大学，23岁硕博连读，考试总比别人高几分，等待选择人生的方向。

2016年，徐颖已经成了中科院最年轻的博士生导师。但她仍旧无法释怀那句话。她脱掉实验室白袍，换上正装，领口别着耳机，登上了中科院的一个内部论坛。这次演讲让她一举成名，成为众人眼中的“北斗女神”。《人民日报》也称赞说，“科普需要更多徐颖”。

有人告诉她，“你应该把更多精力放在科学研究上。”但徐颖反驳道，“但如果大家都不做科学普及，你研究出来的东西，谁能继承和发扬呢？”至今，她仍然在科研之余，奔波于每一个科普论坛上，为大家讲述北斗不为人知的传奇。

天有北斗，便无迷途

1957年，苏联发射第一颗人造卫星，“让我们征服太空”的招贴画贴满了建筑物。次年，NASA成立，两国开启了举国发射卫星的比赛。

很快美国人发现，卫星能从天上定位地面目标，全球卫星导航系统有了雏形。到了1994年，中国想要发导航卫星的时候，寸土寸金的太空轨道上，已经插满了美国和俄罗斯的“旗帜”。

由于太空轨道“先占先得”，中国决定加入欧盟“伽利略”计划，一起抢占轨道和频率资源。中国掏出7000万欧元，相当于那年北京的一千套房子。欧洲人笑称：中国比自己更爱伽利略。

但天有不测风云。欧盟突然变卦，打算把中国踢出伽利略项目。这意味着中国将失去申请的频率和轨道，永远只能借用别国的“眼睛”。中国决定，要自研卫星系统，在2007年4月以前把卫星打上去。

这一年，徐颖正在读研二。她的导师接下一个项目，参与设计北斗的接收机，徐颖也与北斗结缘。

2007年4月14日，成为徐颖记忆里北斗第一个“决定性瞬间”。由于申请的频率和轨道将在3天后过期，中国领导决定提前发射卫星。“通常发射只有延迟，没有提前。”

发射当天凌晨，距离点火还有3分钟，工作人员发现一个供气连接器没能脱离，可能给发射场造成灭顶之灾。指挥员在1分钟之内下达了七道指令，终于将首颗北斗卫星发射升空。

但入轨还不算完，还得接收到卫星信号。4月17日，离频率失效还有4个小时，10多家研发单位聚集在操场，接收机一字排开，等待着屏幕上的光点。突然，一道亮光闪过屏幕，整个操场的人跳起来，互相拥抱。“频率保住了。”

徐颖在腾讯新闻《眼界Talk》中回忆中的北斗一号，还是北斗中比较原始的系统。作为双星系统，北斗一号采用有源定位。也就是说，需要用户向卫星发送一个定位请求，卫星会响应请求，才能实现导航和定位。这就有两个缺点：一个是可能暴露用户位置，另一个是用户容量受限，卫星没办法同时响应很多用户。

为了解决用户容量受限的风险，研发团队又开发了北斗二号。北斗二号卫星采用广播形式发送信号，不需要用户发送请求了。它成为覆盖中国和周边亚太地区的一个区域系统。

北斗二号发射过程中还有过一个小插曲。当天，发射到第九颗卫星的时候，正逢雷雨交加，卫星需要推迟发射。但北斗不是单颗卫星，而是一个组网的星座，如徐颖解释的那样，把卫星发射进特定轨道还不够，必须处于轨道中的特定位置才可以。如果这一颗发射晚了，可能就要拖累北斗几个月甚至一年的进度。幸运的是，这颗卫星最终还是在雷雨中顺利升空。

等到了北斗三号，发射“一箭多星”对中国已经没有什么难度。2020年7月，北斗三期组网完成，拼上了全球导航的最后一块拼图。

至于很多人问为什么中国北斗要采用一号、二号、三号这样的建设方案，而不是一步到位，徐颖也在《眼界Talk》中给出了答案——北斗其实有一个叫做“三步走”的阶段性建设原则，这一原则是根据我国的经济和技术实力的发展趋势来的。最开始的北斗双星系统，也就是北斗一号系统，它解决了我国卫星导航定位系统的有无问题，使我国成为了世界上第三个具有卫导系统的国家；在这个基础之上，研发团队再做进一步的技术改进，从有源系统变成无源系统，从区域系统变成全球系统，直到今年北斗三号发射成功，完成了北斗三步走的最后一步。

北斗从此成为一个全球系统，能覆盖全球每个角落。

走向世界，北斗的下一站“野望”

今年，苹果的年度旗舰手机机iPhone12开始支持北斗导航，这也成为北斗导航系统全球组网后的重要节点。其实，在北斗三号建设之前，由于北斗还是区域系统，即使iPhone 12支持北斗，在美国也是收不到信号的，这就极大限制了北斗的发展。如今，随着北斗三号组网成功，北斗也迈出了全球产业化的关键一步，从此北斗设备和芯片都可以销往全球。

现在，北斗与美国GPS、欧盟伽利略和俄罗斯格洛纳斯并列为全世界四大卫星定位导航系统，中国人终于可以用上自己的卫星导航系统了。那么相比其他系统，北斗又有什么好处呢？

徐颖谈到北斗最大的“独家秘笈”就是短报文功能：它不只是导航系统，也是通信系统，能够通过卫星收发文字短信。这得益于北斗的建设路径：因为北斗一号是有源定位，本身就有做交互的潜力，北斗二号和三号就继承下来了。而其他国家的系统，最初就采用广播形式，就没有考虑通信功能。

关于短报文通信带来的好处，徐颖有一个比喻：“假设一个人漂流到孤岛上，如果选择GPS，他只能知道自己在什么位置，无法通知别人来救援。如果用的是北斗，他既可以知道自己在哪，还能把位置发送到方圆几十、几百甚至上千公里之外。”

“相信我，如果你选择了北斗定位系统，很快就可以在救援船上和你手持GPS的小伙伴说再见了。”随着北斗三号的发送速度和容量都有了很大提升，短报文如今已经在抗震救灾、渔业和林业有了非常广泛的应用。

除了短报文通信这样的独门绝技，北斗系统也在行业与民用领域中大放异彩。

当你从智能手环上看到中午会有一场雷阵雨，或是用手机查询附近的川菜馆时，北斗系统可能已经在为你服务了。2016年，全球首个支持北斗系统的加速辅助定位系统上线，覆盖200余个国家和地区，日服务破2亿次。随着华为、三星、ARM等国内外主流厂商开始生产兼容北斗系统的芯片，其在消费电子领域的份额还将继续提高。

这样悄无声息的服务也存在于物流与客运领域，通过接入北斗系统进行实时调度，我们得以更快地在雨夜中匹配到出租车，也能实时查看线上购物的包裹“身在何处”。以北京为例，截止到2016年，33500辆出租车、21000辆公交车安装了北斗系统，1500辆物流货车及19000名配送员使用北斗终端接入云平台。

北斗卫星还可以用于气象预报。因为北斗的信号穿过了大气层，通过信号做一个反演，就能推测出当前的电离层状态等待，来做暴雨、台风的预测。

尽管全球组网后的北斗系统正大展拳脚，但对我们中的不少人来说，它仍是一个技术“黑箱”——人们使用它、依赖它，但并不了解它。很多时候，我们甚至感受不到北斗系统的存在。

这种现象源于北斗系统“时空信息服务商”的定位。作为一个最基础的时空信息提供者,它并不直接跟用户发生交互，而是为电力、通讯、水文、气象等行业提供服务。如同徐颖所说的那样，“北斗系统在我们的生活中更多的是像水和空气一样的存在。”

心怀好奇，打开眼界

小的时候写作文，遇到理想话题时，徐颖班上70%的同学都会写：“我长大了要当科学家”，徐颖也是这么写的。多年之后，她班上的同学各奔东西，徐颖却成为中科院最年轻的博士生导师，仍保持着自己那份好奇心。

让徐颖感到担心的是，年轻人对于科学世界的向往，到今天似乎正渐渐消失。现在孩子们很少会在作文里写“我的理想是成为一名科学家”这样的句子了，他们都想去当明星、当偶像。再过20年、30年，“我们可能就招不到学生了”。

徐颖觉得自己和年轻人产生了代沟，就像自己和父母之间也有代沟一样，徐颖发现自己和90后、00后孩子之间的沟通也并不顺畅。在《眼界talk》节目中，徐颖提到，如果能向现在的年轻人提一个问题的话，她会特别想知道年轻人的想法到底是什么，年轻人的人生观和世界观又是什么样子的呢？他们对科学当中的什么事情感兴趣，或者说他们对世界当中的什么事情感兴趣呢？

在中科院招生的时候，有一名女生来参加研究生面试。虽然女生对卫星导航了解不多，但她的一个问题让徐颖决定留下她。“我就想知道卫星为什么挂在天上不掉下来？我觉得这是一件特别酷的事情。”在她身上，徐颖看到了对未知世界的好奇，这是成为一个科学家的基本素养。

2020年11月，徐颖把这份对年轻人好奇之心的鼓励，带进了另一个舞台。作为腾讯新闻发起的“眼界月”系列活动之一，《眼界talk》每期视频会精选一个腾讯新闻网友提出的问题，邀请像徐颖这样来自不同行业的大咖解答，为网友分享科技、经济、文化、心理等多领域的知识。

这些知识在快节奏的都市生活，并不能转化成物质财富，但它们蕴含着徐颖最重视的品质——好奇心。它们就像那名研究生面对徐颖时问出的问题，在行业专家看来很容易，但对普通人来说，却像一束火把，点亮自己探索未知领域的道路。

本文由《财经天下》周刊旗下账号AI财经社原创出品，未经许可，任何渠道、平台请勿转载。违者必究。