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北斗系统：为人类美好生活“导航”
出门远行，车载导航实时为我们准确指明方向，并规划着最优的行驶路线。出行方便的背后，是一个强大的系统在时刻为我们提供计算、传输、定位等服务，它就是北斗卫星导航系统。虽然我们无法直接看到，但智能手机的内置芯片无时无刻不在接收着北斗发出的信号。
北斗，源于北斗七星。自远古时起，北斗七星就是人们用来辨识方位的依据。这七颗星星在北半球的天空里，排成了像斗一样的形状（也有人叫它“大勺子”）。如果你从斗口的两颗星星开始，沿着线一直看过去，大概五倍远的地方，就能找到特别亮的北极星。因为地球自转，这七颗星星会围绕北极星旋转，犹如悬于天上的时钟。古人会根据这七颗星星对着北极星的位置，大概判断出方向和时间，甚至厘定二十四节气。我国的卫星导航系统取名“北斗”，正源于此，它彰显着华夏悠久的历史文化和渊源。
北斗系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施；也是我国打破国外卡脖子、实现逆袭赶超、展现我国高水平科技自立自强的又一国之重器。
20世纪90年代的海湾战争，美国凭借GPS全球卫星定位系统，第一次以武器制导的形式大获成功，让中国与世界都感受到了拥有导航卫星的重要性。而1993年7月23日，中国“银河号”货轮因美国关闭GPS信号，在印度洋上漂流了33天，这一荒诞事件再次给国人敲响了警钟：我们必须发展自己的导航系统。
1994年，国产卫星导航系统的建设之路正式开启。因为缺少资金、技术和人才，我国采取了 “三步走”的发展战略，分别于2000年建成北斗一号系统，向中国提供服务，2012年建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务，2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务，成为继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯之后，第三个建成的成熟的全球卫星导航系统。
2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着北斗系统进入全球化发展新阶段。
如今，北斗系统以世界一流的技术，深刻地影响着人类的社会生活：通过北斗系统，我们可以捕捉到几毫米的位置移动，可以传递极致的精准时间，精致到几百万年只差1秒。
基于北斗系统的技术，我们的农产品获得更高的产量和更快捷的运输；我们可以随时得知购买的商品将在何时抵达；行驶的汽车可以依靠卫星导航来寻找更快的路径；繁忙的交通背后，北斗计算着下一班地铁抵达的时间，调度着整座城市的公共交通；机场、铁路和港口依靠北斗能更好地运转……
北斗系统的使用场景几乎无处不在，整个系统主要由空间段、地面段、用户段三部分构成。空间段由若干颗卫星组成，它们各自飞行在不同高度、不同角度的太空轨道，通过卫星间的通信和地面站的支持实现全球覆盖；地面段是由包括主控站、监测站在内的若干地面站以及星间链路运行管理设施组成，主要负责卫星的控制、数据处理和用户数据的传输；用户段则包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统和服务等，是北斗系统的最终使用者。
北斗卫星是如何实现定位的呢？
卫星能够实现定位的基本原理是基于时间的计算。从位置发出信号，到用户接收到信号，这一过程花费的时间可以推算出两者之间的距离，以这个距离为半径，可以形成一个虚拟的球体，当用户同时连接4颗不同位置的卫星，形成4个虚拟的球体时，4球的交汇点恰好是精确的位置所在。无论我们走到哪里，北斗卫星都能从遥远的太空计算出我们所处的精确位置。
在安徽省科技馆三楼的“天地探秘”展厅，北斗卫星高精度定位展品给我们提供了更加直观的体验。当观众走进沉浸式体验空间，上方北斗卫星的模拟装置会有四束激光对其进行追踪“定位”。在这种有趣的联动感应游戏中，你就可以了解北斗卫星的定位原理，见证其精准追踪定位功能。
与其他卫星导航系统相比，北斗系统除了可提供全球定位导航授时服务外，还可提供短报文通信、星基增强、国际搜救等多种服务。以短报文通信为例，当突发地震或者海上遇险时，在其他通信手段失效的情况下，北斗短报文通信可以成为传递求救信息、拯救生命的最后保险。这也是北斗系统的“独门绝技”。比如2008年的汶川地震，在通信基站损坏严重的情况下，北斗的“短报文”成了震区和外界通讯的重要力量。
今天，北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、气象测报、城市治理等各行各业，融入电力、金融、通信等国家核心基础设施建设，广泛进入大众消费、共享经济和民生领域，深刻改变着人们的生产生活方式，并与新一代通信、区块链、物联网、人工智能等新技术深度融合：无人驾驶的外卖配送车穿梭在送餐、送菜的路上；无人驾驶农机自动施肥、播种、覆土作业；燃气泄漏检测车自主穿行在城市中嗅闻风险气体；智慧校车将孩子们安全接送回家……
远在天边的北斗，正在融入人们的日常生活，不断将人类美好的想象变成现实。它不仅造福中国人民，也造福世界各国人民，深刻改变着人们的生产生活方式。
主办单位 | 安徽省科学技术馆
运营机构 | 喜马拉雅安徽营销运营中心
主 播| 伊凡
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