不久前，随着“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功发射，“北斗三号”全球卫星导航系统星座部署全面完成。请听中科院微小卫星创新研究院导航所副所长、北斗星航卫星副总指挥沈苑在“造就演讲”上讲述中国北斗卫星导航系统的艰难建设历程。以下为演讲主要内容。

在中国人的传统中，北斗是由天空中的天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光这7颗星组成的。而我们今天所说的“北斗”是中国北斗卫星导航系统，它是中国自主研发建设的全球卫星导航系统。

目前，在全世界范围内，能够被称为“全球系统”的，只有中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧盟的伽利略定位系统。可以说，完善的卫星导航系统是一个国家综合实力的展示。

除此之外，北斗系统在全球范围内首次实现了混合的异构星座部署。美国的GPS和欧洲的伽利略定位系统都是由地球中高轨道卫星组成的，而北斗是由GEO（静止轨道卫星）、IGSO（倾斜地球同步轨道卫星）和MEO（中高轨道卫星）混合的星座组成的。它既能实现全球覆盖，同时由于部分卫星定点在中国国土上空，因此能够为本土提供更高精度、更好性能的服务。

我们还研发成功了自主知识产权的导航信号，可以在更短的时间内提供更优质的信号，提升定位的速度与精度。

那么，北斗的“天空之城”是怎样建成的？

北斗的建设过程非常漫长。从1994年形成雏形，到2000年“北斗一号”建成使用，开启了“北斗三步走”的第一步。

第二步被称为“北斗二号”。至2012年底，共有16颗北斗卫星被先后发送进入太空预定转移轨道。这一年的12月27日，我们正式宣布向亚太地区提供10米级的定位、测速、授时等服务。北斗系统，真正成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

第三步是“北斗三号”，也就是真正意义上的北斗全球系统。这项工作从2009年开始启动，到2020年完成全部35颗卫星的发射和部署，具备向全球用户提供服务的能力。

那么，北斗卫星全球导航系统的建成意味着什么？

从“北斗二号”到“北斗三号”，不仅仅是卫星数量的增加，而且是将服务区域从局部扩展到全球，并实现与GPS、GLONASS和伽利略定位系统的兼容操作。此外，精度也从区域系统的10米精度提升到了2.5米至5米。

时间是定位的基准，星载的时频就是导航卫星最根本的指标。因此，“北斗三号”卫星配备了更高精度的氢原子钟和铷原子钟。我们知道，机械表的时间是有误差的，每一天可能会偏差一秒。石英表可能好一点，每一天偏差在0.1秒。而铷原子钟和氢原子钟的精度极高，使北斗的“最强心脏”可以达到每300万年到1000万年才偏差1秒。

像人体一样，除了有一个强大的心脏，北斗系统还需要畅通的“经脉”。

卫星在天上，并不是一只失去联系的风筝。地面需要随时向卫星上注一些数据、纠正它的一些偏差等等，来确保整个系统长期稳定地运行。为此，GPS在全球范围内部署了很多地面站，来构建全球系统。而北斗在区域拓展过程中碰到的第一个拦路虎，就是如何去海外建站。海外建站周期长，国际上的协调难度大，似乎是一个短期内无法攻克的难关。于是，我们的科研人员就将目光投向了空中。

既然很难在其他国家建设地面站，那为什么不把这项工作放到卫星上去做呢？这就是我们北斗导航卫星的星间链路。简单来讲，就是通过在卫星间打通一条通道，让卫星和卫星之间能够“手拉手”。

在浩瀚的宇宙中，两颗卫星在各自的轨道上相距5万至7万公里，仿佛就是两颗尘埃。北斗的星间链路技术，就是让两颗“尘埃”之间在100毫秒时间里，可以相互捕获、锁定，并且发送信号。基于星间链路的卫星，能够在一段时间内通过相互校准来维持自主运行。

有人问：如果卫星上天后出了问题，应该怎么办？真的没有办法。所以，我们现在在北斗上实现了在轨重构的功能。这意味着当卫星上天后，一旦暴露出一些新的问题，可以让系统自己升级，不断地给自己打补丁。此外，如果我们的用户提出了新的要求，也不用重新发射一颗卫星，可以在地面上实现新功能，测试和验证好了以后，再上注到卫星上，就相当于给卫星装载了一个新的App。

随着北斗系统的建成和投入使用，精准导航、精准农业都将成为可能。大家可以畅想一下，白天道路上的车辆川流不息，到了晚上，基于北斗导航系统，一辆辆无人驾驶的车辆依然在一刻不停地工作着……

几千年以来，人类探索宇宙的脚步一直没有停止过，北斗导航系统将为人类走向更远的星辰大海树立起梦想的天梯。