80后高冷美女博導：美國想破解北斗系統還不如造時光機

PARADISEBIRD

前段時間，80后美女博導徐穎的演講視頻火爆網絡！

談及所謂“清華女生破解北斗”的新聞，她淡淡回應：

她只是破譯了北斗的民碼信號的偽碼序列，而要破解軍碼系統的話……

我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。

到底什么是北斗？美女博導徐穎跟北斗有啥關系?

▲ 徐穎

這么說吧！

如果沒有了百度地圖，很多年輕人“連北都找不到”；

　　

如果沒有車載導航，汽車繞路的尾氣排放，可能讓霧霾再次將北京吞沒；

　　

如果沒有GPS定位，現代信息化戰爭就是蒙著眼睛在打仗。

　　

小的時候我們都知道，北斗七星呈勺子形狀，古人根據初昏時斗柄所指的方向來決定季節，夜觀星象，繁星滿天，只有北斗最亮，如今的北斗是被摘下的星星，化身為北斗導航系統，而“執勺之人”中，就有徐穎。

如果說北斗衛星導航系統是“高冷”的，那是因為與真正的北斗星相比，它們分布在離地面2萬多公里的高空上，不發光不發熱，全天候、全天時為我們提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。

高冷的美女博導，其實走逗比路線還是資深段子手

“當我和不太熟的人接觸時，看起來有點兇，有點高冷，熟悉之后比較外向，話比較多，朋友說我是走逗比路線的”，徐穎這樣評價自己。

徐穎是中科院光電研究院的研究員，她長期參與北斗衛星地面系統研發。2009年博士畢業于北京理工大學信號與信息處理專業，同年到中科院光電研究院工作至今。

　　

在生活中她是個善于用玩笑來調節壓力的人，單看她的外表你會以為是90后的小姑娘，但內心藏著一個資深段子手，在她的朋友圈中有這樣一段話：“什么是‘眼前的茍且’以及什么是‘詩和遠方’它們分別是你的淘寶購物車和收藏夾。”

是不是感受到了笑CRY的心情？

科研學者需要堅韌的意志，哪怕結論被證明是錯的也是科學發現

2007年徐穎讀博士開始接觸北斗接收機，之后一直從事衛星導航工作，在職期間個人承擔的項目總經費超過5000萬元，結合中國科學院導航總體部在國家二代導航專項中承擔的任務，研究了復雜環境下輔助北斗系統實現連續高精度定位的多源融合導航增強技術。

對于徐穎來說，科研最大的樂趣在于發現問題和解決問題的過程，她說：“整個研究就是不斷發現問題，解決問題的過程，之后可能又會發現新的問題，再發現，再解決，這讓我覺得充滿挑戰，非常高興。”

“有人說科學研究是無底洞，我認為這是不準確的，科學研究是不是無底洞主要看你是否想做一件事情，如果一生堅持做一件事情，并能為之奮斗終生不應該用無底洞來形容，那應該是你的目標上一直有燈塔激勵你前進。”

　　

作為科研學者，需要堅韌的意志，做一件事情要堅持到底，中間不管遇到什么樣的困難都不能輕言放棄，哪怕最后的結論被證明是錯的，這也是一個科學上的發現。雖然科研工作者確實相對清貧，這是非常現實的問題，但是他們更對研究有更大的興趣，并且能夠耐得住寂寞，即使是清貧，也會保持一顆平常心，想好自己要什么，制定規劃持續的走下去。

永遠不要遺忘女性，外表并非女性唯一的籌碼與武器

一個國家建立之初，永遠不要遺忘女性，女性可以創造的奇跡是人無法想象的。外表并非女性唯一的籌碼與武器，弱小身軀下暗藏的巨大能量，猶如讓人無法呼吸的巨浪，拍岸而來。

　　

就算是當今經濟水平十分發達的國家也無法否認，女性在各方面處于劣勢的地位。在歐洲，收入低的女性要承擔高額的稅收，政府這樣做，就是希望女性能夠在家“相夫教子”，讓男人掙錢養家；在自然科學研究領域，女性科學家人數比例雖有增長，但仍被認為是一塊鹽堿地，甚至電視劇中也會有刻意丑化女性科學家的形象，認為他們木訥呆板，沒有談過戀愛，有社交恐懼癥等等。

　　

我國的情況又是如何呢？

　　

徐穎表示了她的看法：“作為女性來講，在整個社會中，在找工作中無可避免地有區別對待，但這是正常的現象，女性在某一方面有特長，也會在其他方面有弱項，整體上大環境是很公平的，至少在我工作的環境中，沒有因為我是女性而對我投來質疑的眼光，如果有質疑的聲音，一定是因為科學工作的不足所引起的。而且我的工作沒有太多限制，女生也是可以做的。焊電路板，裝設備，男生能做的，女生也能做。”

　　

不論是個人性格成長，價值觀，還是事業的發展，人際交往，我國的女性科學家并非人們想象中的樣子，她們是妻子、孩子、母親是為祖國奉獻的科研工作者，她們堅守自己的崗位，對得起自己的研究；她們希望對社會有所貢獻，埋頭于艱難的科學實驗；她們個性不同，但都十分嚴謹、做事條理清晰；她們能夠照顧好父母親人，教育好自己的子女，這就是女科學家的真實形象。

　　

作為青年的女性科學家，徐穎在生活中幽默風趣，能夠用輕松愉悅的方式解決生活中的小困難，放松心情；在工作中，能夠秉承老一輩科學家的堅韌精神，以更加明確的目標激勵自我，是新一代女性科學家的閃光點。“北斗”會如灼日星辰照亮我們的生活，照亮科研的前行之路。

以下是演講文字版：

前幾天我去一個同學家里玩，他們家小姑娘來問我說，“阿姨，我怎么才能讓我爸爸看不到我的手機位置信息呢？如果把我的手機卡取下來之后，我的手機還能夠定位嗎？”

在這里，我可以明確地告訴大家，取下手機卡以后，手機依然能夠定位的。這是因為我們大家都知道我們手機當中定位采用的是衛星導航系統，與我們手機移動系統沒有關系的。

衛星導航系統，它是距離我們一群兩萬公里的星星，它們不會發光也不會發熱，甚至肉眼沒有辦法觀察到它們，為我們提供著位置服務。衛星導航系統簡稱為GNSS系統，在GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員，除了大家所熟知的美國GPS系統以外，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，是我們國家自主建設的衛星導航定位系統，現在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。

在GNSS俱樂部中，會員小伙伴們最關心的是什么？大家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，所有頻率資源都要向國際電聯提出申請，由國際電聯進行劃分。就像我們高速公路車道一樣，每一個系統都有它自己的車道，不然的話大家會發生撞車的情況。

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沖突問題。到了北斗系統和伽利略系統建立的時候，頻率爭奪戰就非常明顯了。當時伽利略系統其實提前申請了這個頻率資源，但是大家知道后來歐洲出現了經濟危機，所以伽利略系統資金鏈斷了，他們當時發射了這個衛星，占領了這個軌位，但是并沒有發射這個頻率的信號。根據國際電聯“先到先得”的規定，哪一個國家能夠先把這顆衛星發射上去，并且這個衛星向下發射了這個頻率的信號，以后這個頻率資源就是你的了。

在這樣情況下， 2007年4月17號就是北斗所申報的頻率資源的最后期限，所以要求北斗試驗星必須提前發射，這在我國航天史上是非常罕見的。

通常衛星發射只有延遲，沒有提前，因為提前會帶來一系列的問題。但是經過各個部門的配合之后，為了爭奪這個頻率，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，火箭有一個連接器沒有按照規定脫落，如果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之內下了7道指令，4點07發現的問題，4點11分的時候，火箭帶著我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，中國正式啟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，電閃雷鳴的夜晚大家喜歡做什么事情？我自己比較喜歡看恐怖片，那樣比較有感覺。雷電和恐怖片更配哦，那么雷電和什么不般配呢？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，一點點火花就能引起箭體的爆炸。1987年，美國大力神火箭就曾在大雨中發射，升上天空一分鐘后就在空中遭到雷擊，發生了爆炸。

所以，通常遇到雷電的時候，衛星發射是會推遲的，但是在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，它卻在等待著發射，為什么明知山有虎偏向虎山行呢？

這是因為北斗系統不是一個單顆衛星，而是一個組網星座。對于組網星座而言，每一顆衛星都要有既定位置，北斗系統不僅要求把這顆衛星發射到哪一個軌道，還要求這一顆衛星在軌道中的既定位置，要滿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，如果錯過這天的機會，有可能推遲四個月，甚至推遲一年才能夠迎來新的一個窗口。

北斗系統當時正在如火如荼建設過程當中，如果推遲發射的話，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。非常幸運，北斗第9顆衛星升空了。在同年年底北斗開始試運行。現在，北斗系統已經發射了22顆衛星，已經能夠為中國以及我們周邊地區提供非常穩定的導航定位服務。

大家可能會問北斗系統已經發射這么多顆衛星，北斗到底有什么用呢？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”，毫不夸張的說，作為典型的國家重器，它就像我們水、電、還有公路一樣，是我們社會建設基礎的保障。歐盟曾經做過估算，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。下面我們來看一下北斗應用的相關視頻。

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，北斗系統能夠為營救人員提供方位和方向的服務；這是北斗系統用于精確打擊；這是北斗用于海洋漁業，在海洋上我們所用的通信定位手段都非常少，有了北斗衛星導航，能夠有效保障漁民的生命安全；這是北斗系統用于大型車輛定位和監控；這是北斗系統用于我們精準農業，在農業現代化當中我們可以用北斗系統非常精密的控制；這是北斗系統用于我們大型集裝箱航運和海運。

以上這些只是北斗系統應用非常基本的方面，在這里，我想重點強調一下我們剛才看到的海洋漁業的應用。在這個應用中，北斗系統不僅提供了位置、導航和授時這樣的功能，而且還提供通信功能，漁民在海上能夠用北斗系統發短信，報平安。通信功能到底有什么用呢，這里我想引用一下美國GPS之父帕金森教授的一句名言，他曾經這樣盛贊北斗的導航通信一體化功能：“既能夠知道你在哪里，也能夠知道我在哪里，這是多么美妙的體驗。”

那么通信到底有什么用呢？給大家舉一個簡單的例子，大家都看過《魯賓遜漂流記》吧，如果有一天一個人漂流到了孤島上，能怎么辦呢？如果這個時候他選擇的是GPS，他只能知道自己在什么位置，無法通知別人前來救援，所以他還是只能夠在荒島上求生。

如果我們用的是北斗系統，情況完全不一樣了，我們既可以知道自己位置在哪里，而且還能夠把我們位置發送到方圓幾十公里、幾百公里甚至千里之外的人。相信我，如果你選擇了北斗定位系統，你很快就可以在救援船上和你手持GPS的小伙伴說拜拜了~

我們講了這么多北斗系統非常好用，而且可用，為什么現在好像在生活當中我們大家似乎很少用北斗，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年的歷史鴻溝不是我們一朝一夕技術能夠填補的，GPS系統的應用推廣都已經非常成熟，比如現在最便宜的GPS芯片可能大約兩美元左右，而北斗系統的芯片價格由于量產等原因可能仍然普遍在百元左右。用不起制約著北斗發展，但是用不起不是制約主要因素，不敢用、不想用，這才是制約北斗發展的重要原因。

北斗系統從誕生到現在，雖然已經通過多方面證明，精度和可靠性，完全不輸GPS導航系統，但是人們對北斗系統有著種種質疑。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。

那么北斗真的如此不堪一擊嗎？當然不是。事實上真正不可靠的是GPS系統。因為GPS系統只被我們開放了民碼，而且GPS民碼信號戰爭時候很容易說變就變，為了保障自主權，歐盟建設了伽利略系統。對我們來講也是如此，為了保障我們的可靠性，我們國家開始建設屬于我們自己的北斗系統。

我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偽碼序列。

首先第一點，北斗建設過程當中，民碼的設計和GPS、伽利略都是一脈相承的，并沒有特殊設計。我國希望全世界人民都能使用北斗，不僅是中國的北斗，也是世界的北斗。她想破解這個沒有經過加密的民碼信號，首先是沒有技術難度的。從科學研究的角度來講就是一個信號檢測與估計的問題。事實上2012年的時候，我們國家已經公布了北斗的ICD文件，告訴了大家我們的民碼格式。

除了民碼之外，北斗還有軍碼，軍碼經過了加密等特殊設計等，這是穩定可靠的。如果想破解軍碼系統，我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。所以，大家要相信我們北斗系統非常好用，而且非常穩定的。

作為一個衛星導航的普通科研工作者，我們相信北斗這一艘巨輪在大家支持下，在我們的不懈努力下一定可以繼續乘風破浪走向世界，謝謝大家。（完）