你刷導(dǎo)航時(shí)，藏著18年前那場(chǎng)驚心動(dòng)魄的太空攻防戰(zhàn)

現(xiàn)在出門(mén)誰(shuí)還記路啊？打開(kāi)手機(jī)導(dǎo)航，跟著語(yǔ)音提示拐個(gè)彎、上個(gè)橋，精準(zhǔn)得像有個(gè)專(zhuān)屬向?qū)АＭ赓u(mài)小哥靠它穿梭街巷不超時(shí)，貨車(chē)司機(jī)憑它跑遍全國(guó)不迷路，就連應(yīng)急救援車(chē)都得靠它搶出黃金時(shí)間。咱們?cè)绨堰@種便利當(dāng)成了理所當(dāng)然，卻很少有人想過(guò)，一旦這看不見(jiàn)的信號(hào)斷了，整個(gè)社會(huì)都會(huì)陷入混亂。就像前段時(shí)間南京那場(chǎng)導(dǎo)航集體“罷工”，車(chē)載導(dǎo)航亂報(bào)路線(xiàn)，手機(jī)定位飄得沒(méi)邊，營(yíng)運(yùn)車(chē)輛直接沒(méi)法干活，活生生讓大家見(jiàn)識(shí)了什么叫“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。

有意思的是，當(dāng)時(shí)官方很快就出來(lái)說(shuō)，軍用北斗的信號(hào)一點(diǎn)事兒沒(méi)有。這話(huà)聽(tīng)著簡(jiǎn)單，背后卻是實(shí)打?qū)嵉挠驳讱狻Ｒ溃瑢?dǎo)航信號(hào)這東西脆弱得很，隨便一個(gè)幾百塊的干擾器，都能讓一片區(qū)域的定位失靈。能在民用導(dǎo)航“掉鏈子”的時(shí)候，穩(wěn)穩(wěn)保住軍用信號(hào)的安全，這可不是運(yùn)氣好，而是有人在十幾年前就替我們擋住了一場(chǎng)更狠的“技術(shù)圍剿”。

這場(chǎng)圍剿的目標(biāo)，就是咱們的北斗。那時(shí)候的北斗剛邁出關(guān)鍵一步，卻被人精準(zhǔn)盯上，差點(diǎn)胎死腹中。而把它從生死線(xiàn)上拉回來(lái)的，是一個(gè)叫王飛雪的人和他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。他們用三個(gè)月時(shí)間創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，讓北斗的抗干擾性能直接飆升1000倍。現(xiàn)在我們刷導(dǎo)航時(shí)的每一分安心，都離不開(kāi)當(dāng)年這場(chǎng)驚心動(dòng)魄的太空攻防戰(zhàn)。

先說(shuō)說(shuō)北斗當(dāng)年面臨的處境有多兇險(xiǎn)。2007年，北斗二號(hào)的首顆衛(wèi)星剛成功發(fā)射，全國(guó)航天人還沒(méi)來(lái)得及好好慶祝，一盆冷水就澆了下來(lái)——衛(wèi)星接收地面指令的成功率連50%都不到，信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，跟地面的聯(lián)系隨時(shí)可能徹底中斷。

后來(lái)查出來(lái)才知道，這不是什么技術(shù)故障，是某國(guó)蓄意搞的電磁干擾。他們的干擾信號(hào)專(zhuān)門(mén)盯著北斗的通信頻段，就像在你耳邊用高分貝噪音蓋過(guò)別人的說(shuō)話(huà)聲，目的很明確，就是要讓這顆衛(wèi)星變成“太空聾子”，讓整個(gè)北斗項(xiàng)目徹底黃掉。

這事兒有多致命？當(dāng)時(shí)國(guó)際上有個(gè)規(guī)矩，衛(wèi)星導(dǎo)航的頻率資源是“先到先得”，申請(qǐng)之后必須在規(guī)定期限內(nèi)實(shí)際啟用，不然資格就自動(dòng)作廢。北斗當(dāng)時(shí)好不容易拿到的頻段，有效期只剩最后三個(gè)月。要是在這三個(gè)月里解決不了干擾問(wèn)題，衛(wèi)星沒(méi)法傳回穩(wěn)定信號(hào)，之前十幾年的努力、幾百億的投資就全打了水漂，更要命的是，中國(guó)可能永遠(yuǎn)都沒(méi)機(jī)會(huì)再建自己的自主導(dǎo)航系統(tǒng)了。

要知道，沒(méi)有自主導(dǎo)航系統(tǒng)是什么概念？1993年“銀河號(hào)”貨輪就是前車(chē)之鑒，因?yàn)楸磺袛嗔薌PS信號(hào)，在印度洋上漂泊了33天，那種屈辱和被動(dòng)，誰(shuí)都不想再經(jīng)歷第二次。如果北斗垮了，以后我們的國(guó)防、交通、能源這些關(guān)鍵領(lǐng)域，都得看別人臉色，相當(dāng)于把國(guó)家的命脈攥在了別人手里。

當(dāng)時(shí)整個(gè)行業(yè)都籠罩在絕望里，北斗工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士急得徹夜難眠。電磁干擾這東西，在當(dāng)時(shí)就是全球航天領(lǐng)域的難題，干擾信號(hào)藏在海量的雜波里，要想精準(zhǔn)識(shí)別出來(lái)，堪比在喧鬧的菜市場(chǎng)里聽(tīng)清百米外的人說(shuō)悄悄話(huà)。更難的是，衛(wèi)星已經(jīng)上了天，沒(méi)法再對(duì)硬件進(jìn)行改造，傳統(tǒng)的抗干擾設(shè)備又大又耗電，根本裝不進(jìn)去。

就在這千鈞一發(fā)的時(shí)候，36歲的王飛雪站了出來(lái)，撂下一句硬話(huà)：“給我三個(gè)月，我能搞定！搞不定我走人！” 這個(gè)年輕人可不是隨口說(shuō)大話(huà)，早在24歲的時(shí)候，他就帶著兩個(gè)同學(xué)，在不到10平米的倉(cāng)庫(kù)里熬了3年，攻克了十幾個(gè)單位十年都沒(méi)解決的信號(hào)捕獲難題，是個(gè)出了名的“硬骨頭專(zhuān)業(yè)戶(hù)”。

接下這個(gè)“軍令狀”后，王飛雪立馬組建了28人的核心團(tuán)隊(duì)，直接扎進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室。他們把行軍床、洗漱用品全搬了進(jìn)去，24小時(shí)三班倒，每個(gè)人每天的睡眠時(shí)間都不足4小時(shí)。那段時(shí)間正好趕上南方冰災(zāi)，電網(wǎng)癱瘓、大雪封路，實(shí)驗(yàn)室里卻始終燈火通明。大年三十晚上，別人都闔家團(tuán)圓吃年夜飯，他們就在實(shí)驗(yàn)室里煮泡面，外面的鞭炮聲和里面的鍵盤(pán)敲擊聲混在一起，成了最特別的新年背景音。

團(tuán)隊(duì)面臨的第一個(gè)難題，就是找不到干擾源的規(guī)律。某國(guó)還在不斷調(diào)整干擾參數(shù)，一會(huì)兒換個(gè)頻率，一會(huì)兒變個(gè)強(qiáng)度，擺明了就是要跟他們耗到底。國(guó)際上也沒(méi)有任何可參考的案例，所有的路都得自己一步步摸索。

大家一開(kāi)始也試過(guò)傳統(tǒng)的思路，就是靠增強(qiáng)信號(hào)功率來(lái)硬抗干擾，但很快就發(fā)現(xiàn)走不通。增強(qiáng)功率會(huì)讓衛(wèi)星的能耗急劇增加，大大縮短在軌壽命，而且還會(huì)把衛(wèi)星的位置暴露出來(lái)，增加被反衛(wèi)星武器鎖定的風(fēng)險(xiǎn)。更關(guān)鍵的是，這個(gè)方案根本沒(méi)法在三個(gè)月內(nèi)落地。

既然硬抗不行，那就換個(gè)思路。王飛雪提出了一個(gè)大膽的想法：放棄傳統(tǒng)的模擬電路處理信號(hào)，改用全數(shù)字方案。簡(jiǎn)單說(shuō)就是，不跟干擾信號(hào)拼“嗓門(mén)”，而是給衛(wèi)星裝一個(gè)“超級(jí)大腦”，通過(guò)軟件算法精準(zhǔn)識(shí)別干擾信號(hào)，然后把它過(guò)濾掉。這個(gè)思路在當(dāng)時(shí)算是劍走偏鋒，沒(méi)人能保證一定成功，但卻是當(dāng)時(shí)唯一的出路。

接下來(lái)的日子，就是無(wú)休止的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。團(tuán)隊(duì)首先要做的，是把干擾信號(hào)的“特征”給找出來(lái)。他們通過(guò)分析干擾信號(hào)的幅度、頻率、相位變化規(guī)律，一點(diǎn)點(diǎn)構(gòu)建出包含數(shù)十種干擾類(lèi)型的特征庫(kù)，讓系統(tǒng)能像認(rèn)人一樣，一眼分辨出哪些是有用的北斗信號(hào)，哪些是干擾信號(hào)。

然后就是研發(fā)自適應(yīng)智能濾波算法，這個(gè)算法就像一個(gè)“智能過(guò)濾器”，能根據(jù)實(shí)時(shí)接收到的信號(hào)特征，動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)濾參數(shù)。哪怕遇到從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)的新型干擾，也能通過(guò)特征比對(duì)快速做出反應(yīng)。為了驗(yàn)證算法的有效性，他們搭建了大型的仿真測(cè)試平臺(tái)，還原衛(wèi)星在軌接收信號(hào)的場(chǎng)景，一遍遍地試錯(cuò)、修改、優(yōu)化。

研發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)推翻了30多套方案，天線(xiàn)增益、濾波器參數(shù)、信號(hào)處理算法這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，都做了上百次的微調(diào)。演算紙堆得比電腦還高，每個(gè)人的眼睛里都布滿(mǎn)了血絲，但沒(méi)人敢有絲毫懈怠。他們心里都清楚，自己不是在做一個(gè)普通的科研項(xiàng)目，而是在為國(guó)家爭(zhēng)奪太空話(huà)語(yǔ)權(quán)。

功夫不負(fù)有心人，就在距離截止日期還有21天的時(shí)候，原型機(jī)測(cè)試成功了！測(cè)試結(jié)果出來(lái)的那一刻，實(shí)驗(yàn)室里所有人都繃不住了，有的當(dāng)場(chǎng)就哭了出來(lái)。衛(wèi)星信號(hào)接收成功率從不足50%直接飆升到100%，抗干擾性能提升了1000倍，遠(yuǎn)超原定目標(biāo)。

2007年4月17日20時(shí)，距離北斗頻段失效僅剩4小時(shí)，這臺(tái)凝聚著團(tuán)隊(duì)心血的抗干擾設(shè)備正式啟用，北斗衛(wèi)星向地面?zhèn)骰亓饲逦€(wěn)定的信號(hào)。測(cè)控中心里爆發(fā)出雷鳴般的掌聲，很多人激動(dòng)得相擁而泣。孫家棟院士親自評(píng)價(jià)這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)：“打得漂亮！” 這簡(jiǎn)單的四個(gè)字，是對(duì)團(tuán)隊(duì)最大的肯定。

這場(chǎng)勝利，不僅保住了北斗二號(hào)的命脈，更讓中國(guó)在衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從追趕 to 領(lǐng)跑的跨越。后續(xù)的北斗三號(hào)在這個(gè)基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)化，采用了全光時(shí)頻傳遞技術(shù)，時(shí)頻準(zhǔn)確度又提升了一個(gè)量級(jí)，抗干擾能力和穩(wěn)定性遠(yuǎn)超同期的部分國(guó)際導(dǎo)航系統(tǒng)。

現(xiàn)在我們能享受到的很多便利，都離不開(kāi)當(dāng)年的這場(chǎng)技術(shù)突破。比如在機(jī)場(chǎng)、能源設(shè)施這些關(guān)鍵區(qū)域，北斗的抗干擾技術(shù)能有效防范無(wú)人機(jī)“黑飛”，保護(hù)重要基礎(chǔ)設(shè)施的安全；全國(guó)700多萬(wàn)輛營(yíng)運(yùn)車(chē)輛靠北斗精準(zhǔn)調(diào)度，每年能減少數(shù)十萬(wàn)起交通事故，節(jié)約上百億的物流成本；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的精準(zhǔn)播種、無(wú)人機(jī)植保，也都是靠北斗導(dǎo)航才實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)效率提升了30%以上，還能節(jié)約15%的農(nóng)藥化肥。

更重要的是，這場(chǎng)突破徹底提振了北斗團(tuán)隊(duì)的信心，為后續(xù)攻克更多“卡脖子”難題奠定了基礎(chǔ)。2010年，王飛雪團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)頂尖機(jī)構(gòu)協(xié)作，研制出精度達(dá)到10?1?秒級(jí)的國(guó)產(chǎn)銣原子鐘，徹底打破了美歐的技術(shù)封鎖。到后來(lái)北斗三號(hào)實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，部分核心性能甚至反超GPS，成為中國(guó)自主創(chuàng)新的典范。

再回頭看南京那場(chǎng)導(dǎo)航失靈事件，就能明白官方的底氣從哪來(lái)了。民用導(dǎo)航之所以會(huì)受影響，是因?yàn)槊裼妙l段的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和軍用不同，而軍用北斗之所以能穩(wěn)如泰山，就是因?yàn)橛型躏w雪團(tuán)隊(duì)當(dāng)年打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這也提醒我們，導(dǎo)航安全從來(lái)都不能靠運(yùn)氣，更不能指望別人的善意。

現(xiàn)在全球的電磁對(duì)抗和導(dǎo)航領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，量子導(dǎo)航、AI導(dǎo)航這些新一代技術(shù)也在蓄勢(shì)待發(fā)。但不管技術(shù)怎么發(fā)展，王飛雪團(tuán)隊(duì)那種“敢啃硬骨頭、敢打攻堅(jiān)戰(zhàn)”的精神，永遠(yuǎn)都是中國(guó)科技突破的核心密碼。

我們每天刷導(dǎo)航的時(shí)候，或許不會(huì)想到18年前那場(chǎng)在實(shí)驗(yàn)室里的殊死較量，但正是那些熬出來(lái)的夜晚、推翻的方案、煮過(guò)的泡面，才換來(lái)了我們今天的安心和便利。北斗的故事告訴我們，任何“卡脖子”的困境都能突破，任何技術(shù)封鎖都擋不住中國(guó)人的創(chuàng)新腳步。這，就是中國(guó)自主創(chuàng)新的底氣所在。