清華女生破解北斗？中國最年輕女博導揭祕背後實情

「在安裝北斗系統後，咱們國家的精確打擊，由上公里變到幾十米這樣一個量級範圍，連小動物也被嚇壞了」；「若是想破解軍碼系統，咱們可能建議一些更簡單的方式，那就是造時空穿越機穿越回到北斗軍碼設計的時候在旁邊偷聽好了。」這些「語錄」，出自中科院最年輕博導徐穎的演講。

83年出生的徐穎，已從事北斗相關研究工做十餘年

　　83年出生的徐穎，已從事北斗相關研究工做十餘年，是中科院光電研究院建院以來最年輕的研究員和博士生導師。6月25日，「中國科普博覽」網站發佈了她關於北斗導航的演講視頻，文字實錄以下：

　　「北斗」是什麼？

　　衛星導航系統，它是距離咱們一羣兩萬千米的星星，它們不會發光也不會發熱，甚至肉眼沒有辦法觀察到它們，爲咱們提供着位置服務。衛星導航系統簡稱爲 GNSS系統，在GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員，除了你們所熟知的美國GPS系統之外，包括俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的伽利略系統以及我 們國家自主建設的北斗衛星導航定位系統。

　　北斗衛星導航定位系統，是咱們國家自主建設的衛星導航定位系統，如今正處在建設和應用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛星，和30顆非靜止軌道衛星組成，北斗衛星導航系統預計將在2020年左右提供一個全球性的服務。

　　爭搶頻率資源，搶發衛星

　　在GNSS俱樂部中，會員小夥伴們最關心的是什麼？你們最關心的頻率資源問題。頻率資源是一種國際上公用的資源，頻率資源不是你想買，想買就能買的，全部頻率資源都要向國際電聯提出申請，由國際電聯進行劃分。就像咱們高速公路車道同樣，每個系統都有它本身的車道，否則的話你們會發生撞車的狀況。

2007年4月14日，我國「長征三號甲」運載火箭成功發射北斗系統第一顆衛星

　　在衛星導航系統建設的初始階段頻率資源相對比較充沛，建設相對比較早的GPS系統和GLONASS系統不存在頻率資源的衝突問題。到了北斗系統和伽利略系統創建的時候，頻率爭奪戰就很是明顯了。當時伽利略系統其實提早申請了這個頻率資源，可是你們知道後來歐洲出現了經濟危機，因此伽利略系統資金鍊斷了，他們當時發射了這個衛星，佔領了這個軌位，可是並無發射這個頻率的信號。根據國際電聯「先到先得」的規定，哪個國家可以先把這顆衛星發射上去，而且這個衛星向下發射了這個頻率的信號，之後這個頻率資源就是你的了。

　　在這樣狀況下，2007年4月17號就是北斗所申報的頻率資源的最後期限，因此要求北斗試驗星必須提早發射，這在我國航天史上是很是罕見的。

　　一般衛星發射只有延遲，沒有提早，由於提早會帶來一系列的問題。可是通過各個部門的配合以後，爲了爭奪這個頻率，在4月14號的時候，這一顆火箭已經成功在發射中心準備進行發射了。在4月14號的凌晨4點07分，現場又發現新的問題，火箭有一個鏈接器沒有按照規定脫落，若是三分鐘內不能解決這個問題的話，對火箭、衛星甚至發射場都會是滅頂之災。

　　當時的發射指揮員在一分鐘以內下了7道指令，4點07發現的問題，4點11分的時候，火箭帶着咱們北斗試驗星成功升空。4月14日發射了北斗試驗星，4月15號時候衛星實現變軌，4月16號衛星開始向下發送信號，在距離4月17號北斗申請的頻率資源失效前24個小時內，中國正式啓用了北斗申報的頻率資源，也就此拉開了北斗全球系統建設的帷幕。

 

　　在一個風雨交加，電閃雷鳴的夜晚你們喜歡作什麼事情？我本身比較喜歡看恐怖片，那樣比較有感受嘛，有一種說法是，雷電和恐怖片更配哦。那麼雷電和什麼不般配呢？不錯，就是衛星發射。衛星發射的時候，火箭箭體中裝滿了燃料，一點點火花就能引發箭體的爆炸。1987年，美國大力神火箭就曾在大雨中發射，升上天空一分鐘後就在空中遭到雷擊，發生了爆炸。

　　因此，一般遇到雷電的時候，衛星發射是會推遲的，可是在2011年7月，北斗第9顆衛星發射時也是一個電閃雷鳴的天氣，它卻在等待着發射，爲何明知山有虎偏向虎山行呢？

　　這是由於北斗系統不是一個單顆衛星，而是一個組網星座。對於組網星座而言，每一顆衛星都要有既定位置，北斗系統不只要求把這顆衛星發射到哪個軌道，還要求這一顆衛星在軌道中的既定位置，要知足這樣的條件必須有發射窗口，而這一天就是一個不可多得的發射窗口，若是錯過這天的機會，有可能推遲四個月，甚至推遲一年纔可以迎來新的一個窗口。

　　北斗系統當時正在如火如荼建設過程中，若是推遲發射的話，進程必然會延誤，帶來的經濟損失不可估量。當時的指揮系統決定冒雨發射，在兩次雷電的間隙，發了。很是幸運，北斗第9顆衛星升空了。在同年年末北斗開始試運行。如今，北斗系統已經發射了22顆衛星，已經可以爲中國以及咱們周邊地區提供很是穩定的導航定位服務。

　　北斗到底有什麼用？用途「只受想象力限制」

　　你們可能會問北斗系統已經發射這麼多顆衛星，北斗到底有什麼用呢？首先，業內有這樣一句名言：「衛星導航定位系統的應用只受想象力的限制」，絕不誇張的說，做爲典型的國家重器，它就像咱們水、電、還有公路同樣，是咱們社會建設基礎的保障。歐盟曾經作過估算，衛星導航服務中斷2天就會給整個歐洲帶來超過10億歐元的損失。下面咱們來看一下北斗應用的相關視頻。

北斗提高精確打擊精度，小動物也被嚇壞了

　　這是北斗系統一些典型應用，這個是藏羚羊遷徙，北斗系統保護野生動物；大興安嶺發生火災，北斗系統可以爲營救人員提供方位和方向的服務；這是北斗系統用於精確打擊，在安裝北斗系統後，咱們國家的精確打擊，由上公里變到幾十米這樣一個量級範圍，連小動物也被嚇壞了；這是北斗用於海洋漁業，在海洋上咱們所用的通訊定位手段都很是少，有了北斗衛星導航，可以有效保障漁民的生命安全；這是北斗系統用於大型車輛定位和監控；這是北斗系統用於咱們精準農業，在農業現代化當中咱們能夠用北斗系統很是精密的控制；這是北斗系統用於咱們大型集裝箱航運和海運。

　　以上這些只是北斗系統應用很是基本的方面，在這裏，我想重點強調一下咱們剛纔看到的海洋漁業的應用。在這個應用中，北斗系統不只提供了位置、導航和授時這樣的功能，並且還提供通訊功能，漁民在海上可以用北斗系統發短信，報平安。通訊功能到底有什麼用呢，這裏我想引用一下美國GPS之父帕金森教授的一句名言，他曾經這樣盛讚北斗的導航通訊一體化功能：「既可以知道你在哪裏，也可以知道我在哪裏，這是多麼美妙的體驗。」

　　那麼通訊到底有什麼用呢？給你們舉一個簡單的例子，你們都看過《魯賓遜漂流記》吧，若是有一天一我的漂流到了孤島上，能怎麼辦呢？若是這個時候他選擇的是GPS，他只能知道本身在什麼位置，沒法通知別人前來救援，因此他仍是隻可以在荒島上求生。若是咱們用的是北斗系統，狀況徹底不同了，咱們既能夠知道本身位置在哪裏，並且還可以把咱們位置發送到方圓幾十千米、幾百千米甚至千里以外的人。相信我，若是你選擇了北斗定位系統，你很快就能夠在救援船上和你手持GPS的小夥伴說再見了~

　　咱們講了這麼多北斗系統很是好用，並且可用，爲何如今好像在生活當中咱們你們彷佛不多用北斗，好像GPS多一點。GPS衛星導航定位系統比北斗系統早建設了大約20年，20年的歷史鴻溝不是咱們一朝一夕技術可以填補的，GPS系統的應用推廣都已經很是成熟，好比如今最便宜的GPS芯片可能大約兩美圓左右，而北斗系統的芯片價格因爲量產等緣由可能仍然廣泛在百元左右。用不起制約着北斗發展，可是用不起不是制約主要因素，不敢用、不想用，這纔是制約北斗發展的重要緣由。

　　清華女生破解北斗？

　　北斗系統從誕生到如今，雖然已經經過多方面證實，精度和可靠性，徹底不輸GPS導航系統，可是人們對北斗系統有着種種質疑。這是網上大概2011年左右傳得比較沸沸揚揚的新聞，當時媒體使用的標題是「清華女生破解北斗送給美國」，或者是「北斗上百億的投資打水漂」等等，比較聳人聽聞。那麼北斗真的如此不堪一擊嗎？固然不是。事實上真正不可靠的是GPS系統。由於GPS系統只被咱們開放了民碼，並且GPS民碼信號戰爭時候很容易說變就變，美國就曾經在海灣戰爭的時候對歐盟關閉了GPS的信號，歐盟也很是的不滿意，因此爲了保障自主權，歐盟纔開始建伽利略系統。對咱們來說也是如此，爲了保障咱們的可靠性，咱們國家開始建設屬於咱們本身的北斗系統。

2011年，高杏欣因「破解」北斗，得到美國航空無線電委員會的表彰

　　咱們回到清華女生破解北斗這個新聞上，實際上她只是破譯了北斗的民碼信號的僞碼序列。首先第一點，北斗建設過程中，咱們爲了兼容和互操做的考慮，北斗的民碼設計和GPS、伽利略都是一脈相承的，並無特殊設計。我國但願全世界人民都能使用北斗，不只是中國的北斗，也是世界的北斗。她想破解這個沒有通過加密的民碼信號，首先是沒有技術難度的。從科學研究的角度來說就是一個信號檢測與估計的問題。事實上2012年的時候，咱們國家已經公佈了北斗的ICD文件，告訴了你們咱們的民碼格式，但願全球的接收機廠商都能用這個ICD文件來生產相應的北斗接收機。

　　除了民碼以外，北斗還有軍碼，軍碼通過了加密等特殊設計等，這是穩定可靠的。若是想破解軍碼系統，咱們可能建議一些更簡單的方式。那就是造時空穿越機穿越回到北斗軍碼設計的時候在旁邊偷聽好了。這個技術難度都比從技術上來破解北斗軍碼更容易一些。因此，你們要相信咱們北斗系統很是好用，並且很是穩定的。

　　做爲一個衛星導航的普通科研工做者，咱們相信北斗這一艘巨輪在你們支持下，在咱們的不懈努力下必定能夠繼續乘風破浪走向世界，謝謝你們。