《ITS智能交通》雜志 丁兆威 陳洋平
他，是我國“兩彈一星”元勛，國家最高科學技術獎獲得者；
他，先后擔任中國第一顆人造地球衛星、第一顆遙感探測衛星、第一顆返回式衛星的技術負責人、總設計師，他還是中國通信衛星、氣象衛星、地球資源探測衛星、嫦娥一號衛星、北斗導航衛星等第二代應用衛星的工程總設計師。他親歷、見證、參加、領導了中國航天的全部過程，為我國航天和衛星導航事業發展做出杰出貢獻；
他，是一位傳奇式人物，既是著名科學家，又擔任過中華人民共和國航空航天工業部副部長；
2012年6月4日，為表彰他在科學界所作做的卓越貢獻，根據國際天文聯合會第77508號《小行星通報》，小行星第148081號以他的名字命名；
1999年9月，他獲得了江澤民總書記頒發的“兩彈一星功勛獎章”；2010年1月，獲得了胡錦濤總書記頒發的2009年度國家最高科學技術獎；
他，就是我國北斗衛星導航工程原總設計師、現中國北斗衛星導航系統高級顧問，中國科學院院士孫家棟。
2015年6月，孫家棟院士應邀來深圳參加2015衛星導航與位置服務國際論壇暨第十屆中國衛星導航運營商大會，記者有幸對孫家棟院士進行了專訪。談起我國航天事業，孫家棟院士神采奕奕，仿佛回到年輕時代。
中國為什么要發展自己的導航衛星系統
孫家棟院士介紹，中國航天事業的發展經歷了一個漫長而艱苦的過程，上世紀六、七十年代，我們國家的經濟還很落后，生活條件還很艱苦。在全國各族人民的支持下，1970年4月24日，我國自行設計、制造的第一顆人造地球衛星發射成功,開創了我國航天事業的新紀元。幾十年來，在一代又一代航天人的努力下，中國航天事業取得了巨大進步，創造了無數個輝煌。
孫家棟院士回憶，中國一開始發展自己的航天事業，主要是出于國防需要。其實，美、俄（前蘇）的兩代衛星導航系統都是“冷戰”條件下的產物，歐洲的伽利略系統本身也是歐洲獨立防務計劃的一部分。
上世紀70年代，隨著美蘇軍備競賽的升級，美國國防部不惜斥資120億美元研制軍用定位系統。1978年，美國成功發射了第一顆用于GPS系統的衛星，經過10多年的建設，1994年完成組網。
后來GPS導航逐漸應用到飛機導航、航海導航等領域。90年代后，GPS逐漸向交通等民用市場擴展。后來美國意識到，世界各國都沒有GPS終端設備，便將GPS信號免費給世界各國使用，他們靠出口終端設備來賺錢，從而帶動了美國的經濟發展。隨著應用領域的不斷擴展和延伸，各國對GPS導航應用的依賴度不斷增強，就像生活離不開水和電一樣。
早期，國內衛星導航應用基本以美國GPS為主。這樣，在很多方面我們就會受制于人，始終處于被動，就像孫悟空，縱有一個跟頭一萬八千里的本領也始終跳不出如來佛的手心一樣。衛星導航技術是一項關系到國家安全和未來經濟命脈的技術，如果沒有自主可控的衛星導航系統，國家信息安全將缺少可靠的保障，因此我們必須要建立自己的系統。于是，中國政府下決心開始搞自己的導航衛星。
1994年12月，北斗衛星導航工程研制、建設工作全面啟動，孫家棟被任命為“北斗導航試驗衛星”工程總設計師。2000年，隨著第一步計劃的順利完成，工程由試驗階段正式轉入應用實施階段。2004年5月，孫家棟被正式任命為“北斗第二代導航衛星”工程總設計師。
孫家棟院士介紹，目前世界上有四大衛星導航系統：美國的GPS系統、中國的北斗（CNSS）系統、俄羅斯的GLONASS（格洛納斯）系統、歐洲的Galileo（伽利略）系統。另外，印度和日本也在發展自己的衛星導航系統。
歐盟22國開始搞Galileo（伽利略）時，遭到美國的極力阻撓。這件事本身就說明，我們堅持獨立自主研發自己的導航衛星系統的決策是多么正確。
中國的航天事業并沒有走前蘇聯和西方國家的路子，而是根據自己的需要來發展，首先解決最實際迫切的問題，根據當時的形勢需要，先（服務）國防，后（服務）經濟建設。此后，我國在實施北斗衛星導航系統建設過程中，始終遵循建設與發展同步，邊建設邊應用的原則。
經過幾年的發展，中國在遙感衛星、氣象衛星等領域都取得了成功的發射應用，唯有導航衛星領域還是空白。衛星發射是一項要求極其嚴苛的技術，不容出現分毫差錯，任何一個細小的差錯哪怕是一顆螺絲釘都會導致整個衛星發射失敗，從而導致“全軍覆沒”。這個比喻，道出了航天人的壓力，同時也道出了他們的孜孜以求和執著精神。
從載人航天衛星的成功發射，中國航天技術得到了檢驗，同時中國衛星的質量也得到了驗證，這就更加堅定了我國發展衛星導航事業的決心和信心。
孫家棟院士在西昌發射中心主持會議
中國衛星導航技術發展“三步走”戰略
中國衛星導航系統建設被列為國家科技重大專項，并制訂了實施“三步走”發展戰略：第一步，2000年采用雙星定位理論首先建成北斗衛星導航試驗系統，使我國成為繼美、俄之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。第一步已按計劃于世紀之交圓滿完成；第二步，2012年建成擁有10顆以上在軌運行衛星，組成區域北斗衛星導航網絡系統，形成區域覆蓋能力，開通亞太地區的正式運營，為亞太地區民眾提供定位、導航、授時以及短報文通信服務。第二步計劃也已按計劃實現了；第三步，2018年到2020年，擁有并陸續發射補齊5顆地球同步軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，建成全球衛星導航定位網絡，形成全球覆蓋能力，完成全球性運營管理及用戶終端開發工作，為全球用戶提供導航定位服務。
中國衛星導航技術發展堅持四個原則：（1）開放性。因為北斗衛星導航系統的建設、發展和應用將對全世界開放，為全球用戶提供高質量的免費服務，只有積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，才能推動北斗衛星導航技術與產業的發展；（2）自主性。北斗衛星導航系統為中國自主建設和運行，擁有完全自主知識產權的全球定位系統，可以獨立為全球用戶提供高質量導航定位服務；（3）兼容性。在全球衛星導航系統國際委員會和國際電聯框架下，北斗衛星導航系統可以與世界各衛星導航系統實現兼容與互操作，使所有用戶都能享受到衛星導航發展的成果；（4）漸進性。中國將積極穩妥地推進北斗衛星導航系統的建設與發展，不斷完善服務質量，并實現各階段的無縫銜接。
2000年10月31日，長征三號甲運載火箭將第一顆北斗導航試驗衛星發射送入地球同步軌道。僅僅時隔50天，2000年12月21日，第二顆北斗導航試驗衛星也用長征三號甲運載火箭發射送入地球同步軌道。
2007年，中國將第一顆北斗導航衛星進入預定軌道，標志著中國自行研制的全球衛星定位與通信系統開始建設。到2012年10月25日，第16顆北斗導航衛星進入預定軌道，北斗導航工程區域組網順利完成。這個系統能夠全天候、全天時提供衛星導航信息，主要為公路交通、鐵路運輸、海上作業等領域提供導航服務。這個系統的投入使用，不僅可以滿足國內衛星導航需求，對我國經濟建設起到積極推動作用，而且使我國成為繼美、俄之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。
孫家棟院士把自己的畢生都獻給了祖國的航天事業，在擔任北斗衛星導航工程總設計師的18年中，他在西昌發射現場組織指揮了14次北斗衛星發射，每次發射至少要親臨西昌衛星發射現場兩次。他對航天事業已經產生了無法割舍的感情，用他自己的話說：“搞了一輩子航天，我已經愛上了航天，這輩子都不會離開了。”
北斗衛星導航系統的經濟價值
北斗衛星導航系統是中國自主建設、擁有自主知識產權、獨立運行，與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統，可在全球范圍內全天候、全天時，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。
戰時用于國防，和平時期用于經濟建設。航天科技不但具有極高的科學價值，還有不可估量的經濟價值。從歐美航天產業發展歷程來看，航天產業的直接投入產出比約為1：2，相關產業的輻射高達1：7至1：14。中國航天產業的直接投入產出比較歐美略低，相關產業的輻射可以達到1：7至1：10的區間范圍。也就是投入1元錢，能夠產生7元左右的經濟效益。因此，衛星導航技術的經濟拉動效應十分明顯，潛力無窮。
“國家投入巨資建起北斗導航衛星網絡，現在向亞太地區，將來向全球發送免費信號、提供免費服務。而有望產生巨大經濟效益的終端接收設備市場如果被國外搶占了，那將是我們巨大的損失。形象點說，也就是我們免費提供的網絡和信號，卻讓別人免費拿去賺錢。因此，我們在發展北斗系統的同時，還要在未來終端產品環節投入更多力量，要花大氣力研究開發適應全球不同地區、不同狀態的終端接收設備，從而讓北斗創造出更多的經濟效益。”孫家棟院士形象的比喻，讓我們看到了北斗系統巨大的經濟價值。
2012年12月，中國衛星導航系統管理辦公室正式宣布向用戶提供試運行。自此，北斗衛星導航系統建設即轉入與應用推廣并舉的新階段，并且逐步展開交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等應用領域的試運營。孫家棟院士抽出大量時間馬不停蹄地考察和走訪有典型意義的使用北斗衛星導航的單位和企業。
建立和發展自己的衛星導航系統，其意義不僅僅體現在國防方面，更重要的是：建設自己獨立的衛星導航系統，向世界展示了我國的綜合國力和科技實力，不僅可以從根本上擺脫受制于人的局面，而且對于提升中國的國際地位和國際影響力具有重大意義；建設北斗衛星導航系統，可以強有力地促進和推動經濟社會發展。衛星導航系統能夠服務于眾多國民經濟領域，帶來巨大經濟利益的產業鏈。衛星導航產業已成為繼移動通信和互聯網之后，全球第三個發展最快的電子信息產業。一個國家如果沒有自己獨立的衛星導航系統，其催生的龐大的經濟產業鏈將恭手讓給他人。
當前，衛星導航技術正與信息技術緊密結合，在云計算、大數據等新技術的促進下，衛星導航數據獲取成本大幅降低，使信息互聯互通成為可能。孫家棟院士指出，隨著信息時代的快速發展，互聯網的應用范圍遠超從前。未來，只有在智能交通、智慧城市等領域促進產業跨界融合，才能最大化地實現衛星導航的驅動創新價值。
2009年3月，孫家棟院士在西昌衛星發射中心檢查北斗導航衛星研制工作
北斗系統助力衛星導航和智能交通發展
衛星導航對服務經濟發展具有重要的、不可替代的作用，以交通運輸業為例，交通運輸行業具有移動性、線路長、范圍廣、分布點多等特點，目前衛星導航民用用戶90%集中在交通運輸領域。
2013年1月1日，交通運輸部啟動在江蘇、安徽等9省市開展“兩客一危”車輛強制安裝北斗導航試點工作，計劃用兩年時間，9個示范省市凡上路行駛的大客車、旅游包車、危險品運輸車輛全部更新安裝北斗兼容車載終端；所有新進入運輸市場的重型載貨汽車和半掛牽引車全部加裝北斗兼容車載終端。這是我國第一個北斗系統民用示范工程。
緊接著，交通運輸部、公安部、國家安監總局又于2014年聯合發布了《道路運輸車輛動態監督管理辦法》（俗稱“5號令”）。“5號令”規定：旅游客車、包車客車、三類以上班線客車和危險貨物運輸車輛在出廠前應當安裝符合標準的衛星定位裝置。重型載貨汽車和半掛牽引車在出廠前應當安裝符合標準的衛星定位裝置。這一規定意味著，安裝衛星定位裝置將成為今后道路運輸車輛的“標配”。
2013年10月，我國出臺《國家衛星導航產業中長期發展規劃》，提出：以企業為主體，以掌握核心關鍵技術、培育服務新業態、擴大市場應用、提升國際競爭力為核心，推動中國衛星導航產業快速發展。到2020年，產業規模超過4000億元。
據有關機構統計，2013年，中國北斗導航產業產值突破100億元。北斗衛星導航系統及其兼容產品將在國民經濟重要行業和關鍵領域得到廣泛應用，在大眾消費市場如手機定位也將逐步推廣普及。
采訪中，孫家棟院士表示，此次應邀來深圳參加“2015衛星導航與位置服務國際論壇暨第十屆中國衛星導航運營商大會”讓他感觸頗深，北斗衛星導航系統在服務經濟建設、服務智能交通發展中大有可為。
他說，過去我國衛星導航與位置服務運營商，用的基本都是美國的GPS系統，GPS幾乎成為衛星導航系統的代名詞。但是，隨著我國北斗系統的發展，許多企業已經開始采用北斗系統，有些企業甚至把北斗終端推廣到國外市場。
近年，多個城市相繼提出打造北斗產業園，這充分顯示出，北斗產業化發展前景可期。多年來，深圳和廣東省是我國衛星導航與位置服務產業研發制造中心，無論是研發制造還是運營服務，都走在了前列。廣東和深圳的衛星導航企業，為北斗系統的市場化應用做出了積極貢獻。他寄語衛星導航與智能交通行業，努力創新，開放融合，從而尋求更大的發展，為衛星導航和智能交通事業發展做出更大貢獻。
孫家棟院士接受本刊記者采訪（攝影 陳洋平）
中國的“北斗夢”一定能實現
孫家棟院士介紹，全球衛星導航定位系統需要有36顆衛星來實現。截至目前，中國已成功發射4顆北斗導航試驗衛星和16顆北斗導航衛星，北斗導航工程建設“三步走”戰略中的第二步目標，區域組網順利實現。
中國“高分二號”衛星已經順利進入預定軌道，標志著中國遙感衛星進入了亞米級“高分時代”。這顆衛星系目前中國分辨率最高的光學對地觀測衛星，空間分辨率首次精確到1米。意味著衛星從600多公里的太空向地面觀察，能看見1米大小物體的輪廓，能清晰分辨出地面汽車的大小。高精度衛星導航定位技術的成熟和發展，將使無人駕駛汽車的夢想變為現實。
不久前，國際海事組織海上安全委員會第94次會議審議通過了對北斗衛星導航系統認可的航行安全通函，這標志著北斗衛星導航系統正式成為全球無線電導航系統的組成部分，取得面向海事應用的國際合法地位。
按照計劃，到2020年前后，將建成由5顆地球靜止軌道衛星和30顆非地球靜止軌道衛星組成的北斗全球衛星導航系統，提供覆蓋全球的高精度、高可靠的定位、導航和授時服務。屆時，中國將成為第三個提供全球導航定位服務的國家。系統建成后，將催生龐大的衛星導航產業鏈，北斗系統將在交通運輸、通信等諸多領域產生顯著的經濟效益和社會效益。
當然，目前北斗技術與美國GPS相比，還有一定的差距。孫家棟院士表示，美國已經搞了幾十年，在衛星導航技術方面的積累比較深厚。但是，我們有自信心，也有自己的優勢，他舉例，同樣造一顆衛星，美國造出來可能1噸重，中國可能需要1.2噸才能做出來。雖然在某些單項技術方面我們跟美國比還存在差距，但是我們可以通過其他途徑來進行彌補。北斗導航衛星從2012年運行到現在已經三年時間，用戶反映，基本上和美國GPS一樣，在某些個別時段內，北斗的性能甚至還要比GPS的效果好。GPS能做的北斗都能做，但北斗能做的，GPS不一定能做，比如北斗有短報文通訊功能，2008年汶川地震的第一個地震訊息，就是通過北斗發到北京的。北斗衛星的結構是多軌道的，一定程度上可以更有效地在覆蓋遮擋嚴重地區進行定位，比如說城市高樓林地的地方，大壩、橋梁在山體一側的時候，GPS是沒有辦法的。實踐證明，尤其在低緯度地區，北斗的定位精度優于GPS。
“北斗應用的發展比我預想的要快”，孫家棟說。作為國家重要的空間信息基礎設施，北斗系統現已形成包括基礎產品、應用終端、運營服務等較為完整的產業體系，自主北斗芯片、模塊等關鍵技術全面突破，性能、價格與國際同類產品基本相當，已廣泛應用于交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、手機導航等領域，效益顯著。
北斗系統已經正式成為國際海事組織（IMO）認可的全球第三個衛星導航系統，標志著北斗系統已正式取得海事應用國際合法地位。第一代北斗導航芯片、模塊、天線等核心產品主要性能指標接近國際水平，價格基本相當。功耗更低、性能更優、體積更小的第二代北斗射頻基帶一體化集成芯片預計今年年底將實現量產。截止2015年第一季度，北斗導航型模塊出貨量已突破600萬枚，月銷量達到約40-50萬片，占市場約15%。北斗導航型基礎產品已完成產業化初期的可靠性驗證和用戶信心培育。未來，在北斗應用方面，將實現北斗大眾市場千萬量級應用推廣。把握“一帶一路”發展機遇，持續推動中俄、中巴、中泰、中阿、中國——東盟等國際合作，共同推動北斗國際化應用。
北斗，承載著孫家棟院士和一代又一代航天人的夢想，也承載著中國人的夢想。北斗夢，就是中國夢，強國夢！
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