定位精度突破0.3米的背后，北斗国际先进的导航精度是如何撬动的？｜上海市先进工作者

今年3月，我国宣布将对北斗卫星导航系统实施在轨升级，对部分卫星的工作状态进行优化调整。目前，这张覆盖全球的“时空巨网”在轨运行卫星已达50余颗，全球定位精度优于10米，测速精度优于0.2米/秒。通过精密单点定位服务，水平精度更是优于0.3米。

“一说到北斗，大家都知道。但它是怎么导航的呢？就像吃饭，可能很多人都不知道水稻是怎么种的，吃得香就行了。对很多人来说，导航也一样，能用就好。”智能手机地图上大家习以为常的闪烁蓝点，但在中国科学院上海天文台研究员、研究室主任陈俊平眼中，这是一个关于“时间与空间如何被精确刻画”的科学命题。

在万物互联的今天，北斗已悄然成为不可或缺的基础设施。在这份便捷背后，是一群像陈俊平一样隐身在机房与海量代码背后的“种粮人”，在机房里、在服务器边、在深夜测试中，用十几年的坚守打磨出“看不见的精度”。2025年，陈俊平入选上海市先进工作者。

睡在机房里的“量星人”，

用1/50的gps监测网撬动世界领先精度

把时间的指针拨回2011年，彼时北斗二号的建设正处于爬坡过坎的攻坚期，每一步都走得格外艰难。怀揣着“建设我国自主导航系统”的初心，陈俊平回国到中国科学院上海天文台工作。

如果你推开当时北斗运行处理中心的机房大门，会看到一幅极具反差的画面：在成排嗡嗡作响的服务器旁，支着几个简易的行军床。这就是陈俊平团队的日常。为了抢下进度，加班到半夜12点是他们的常态。在那些极其焦灼的岁月里，机房成了他们的阵地，醒了便推演算法，调试代码；困了就和衣而卧。

支撑这种极致拼搏的，是兴趣、是热爱，更是破解技术瓶颈的使命。相较于gps遍布全球的监测网，北斗的监测网仅局限在国内，覆盖面积约为gps系统的1/50。在导航理论中，观测范围越小，对数万公里外卫星的时空参数计算精度就越低。“就像我们在地球上看月球，意味着‘看’卫星的角度有限，月球上两个点哪怕隔了几千公里，在你看来是不是就一个点，根本分辨不出来。”

这种“小网看远星”的物理局限，导致卫星的“空间坐标”与“时间参数”在计算时产生严重的耦合干扰。为打破僵局，团队跳出传统思维，创新提出“时空解耦”模式：利用北斗特有的双向时间比对体制，先剥离并精准测定卫星的“时间”参量，进而专注解算“空间位置”。这一巧思，成功以较小的地面网实现了世界顶尖的精度。

2017年，看着系统按键启动，屏幕上的性能指标大幅跃升。“一块石头落地了，轻松了，”陈俊平回忆时依然难掩激动，“大家这么多年的工作终于有成效了！”

从“天边”到“身边”，

将分米级高精度免费内嵌于北斗系统

算出高精度的时空坐标，是科学探索的第一步。陈俊平更在意的，是如何让太空中的北斗精度，化作千行百业既“好用”又“用得起”的基础工具。

在真实的物理环境中，导航信号的“旅途”充满波折。几万公里的长途跋涉，致使到达地面的信号极其微弱。“两片树叶的遮挡就引起很大的定位误差。”陈俊平解释到，卫星信号误差是影响定位精度的重要因素，在传统应用中，这种微弱信号带来的原始定位误差往往在米级。如果大型工程作业或自动驾驶需要分米级甚至厘米级的定位，传统解法是在地面密集建设观测台站，通过“差分技术”向终端发送修正参数。

然而，不仅基础设施建设成本高昂，用户日常使用需缴纳不菲的服务费；在浩瀚远洋或人迹罕至的深山，基站更是无从建起，难以进行高精度定位。

“既然北斗是免费的，我们能不能在系统内部，直接把高精度服务提供给用户？”经过无数次代码推演与架构重塑，他们成功将“广域分米星基增强”与“精密单点定位”功能，直接内嵌至北斗卫星系统内部。这意味着，无论身处远洋巨轮还是偏远矿区，用户只要能接收到北斗卫星播发的信号，即可免费享受国际领先的高精度服务。将曾经高昂的“天边”特权，化作普惠“身边”大众的基石。

凭借这一突破，“北斗性能提升与广域分米星基增强技术及应用”项目斩获2019年度国家科学技术进步奖二等奖。

剑指全域坐标，

在星辰大海织就“高精智能星网”

今年的北京亦庄半程马拉松赛道上，人形机器人规模化“自主奔跑”成为焦点。赛道之外，还有一些看不见的“基础设施”，也让“选手们”跑得更加自如。其中超过三分之二的自主导航参赛队伍搭载了北斗时空智能套件。“它们能给自己定位。”陈俊平解释。算法直接放在机器人的计算芯片里，它能自主识别和生成路线，根据当前位置规划下一步该往哪个方向走。

作为一个永远在寻路的科学家，陈俊平并未止步。“面向未来，我国将建设技术更先进、功能更强大、服务更优质的北斗系统，建成更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。”陈俊平说，在这一目标的引领下，未来的导航，将向着幽暗水下、地月空间乃至浩瀚深空延伸。

挑战亦是空前的。随着低轨星座的加速布局，未来太空中将运行数以万计的卫星。面对海量数据洪流，传统的“地面集中式计算”模式必将触及算力天花板。陈俊平正带领团队大步跨界，探索人工智能与卫星导航的深度融合。卫星将不再是被动收发信号的中继站，而是具备独立计算能力的边缘节点。“我们正在探索北斗+ai，”陈俊平目光笃定，“卫星就相当于一个计算机，它自己把信息汇总，把我们研发的算法模型放到星上自主处理。”

为了托起这片星辰大海，陈俊平主导建立了全球gnss分析中心，这不仅是为了在国际上公开数据、促进前沿的科学发现，更是为了给青年人才打造一个最尖端的练兵场。他鼓励年轻一代科技工作者要“敢干、肯干、能干”。摒弃畏难心理，秉持精益求精的钻研精神。这片浩瀚的星辰大海，正等待着一代又一代的“追星人”去探索、去丈量。

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作者：许织

上观号作者：上海科技