再过几天，我国第55颗北斗导航卫星——“北斗三号”系统的最后一颗组网卫星将择机发射，标志着北斗卫星导航系统部署全部完成。刚获得湖北省科技奖杰出贡献奖的刘经南院士，是我国卫星导航定位工程应用领域的开拓者，在北斗卫星导航定位技术等方面做出了杰出贡献。
日前，记者在武汉大学专访了刘经南院士，畅谈他与北斗的不解之缘，展望北斗组网后的发展。
青年时代养成“怀疑一切”的精神
记者：恭喜您获得杰出贡献奖，您的科研历程大致分为哪几个阶段？
刘经南：谢谢。这个奖项是湖北省委省政府、科技工作者和社会对我们这几年工作的肯定，但我认为我们离各界期望还有一定距离，还需要更多的努力。我的科研历程大致分为三个阶段，一是跟踪国外先进理论和技术，二是研究发现国外的问题并实现超越，三是通过努力在某些领域形成一定的引领。总的来说，就是紧跟国家发展需求，为解决需求中的科技和工程问题，不断地探索前进。
记者：万事开头难。您是什么时候确立的研究方向？
刘经南：1962年我读大一，学的是大地测量，这是一个测绘学的基础学科，也是地学的基础学科。此前一年，前苏联用火箭将宇航员尤利·加加林送入太空，带来了一股太空热，也激励了我年轻的心。那时的老师启蒙了我，将来要通过卫星进行大地测量和测绘研究的想法。
记者：本科就有这样超前的想法，可以说起步非常早吧？
刘经南：我本科毕业后工作了十几年，那时就开展了一些工程技术的研究探索，重回学术研究一线要感谢学校。1978年学校给我写信，希望我读第一届研究生，当时我在野外队工作，第二年才考回来。读研，开启了我说的第二阶段——发现国外的问题。我初中看过的《马克思的青年时代》中写到，马克思最信奉的格言是：怀疑一切。这句话对我产生了一辈子的影响。此后做学问、读书，即使是教科书，我也会思考它有些什么问题，可不可以用另外的方式来推证它，养成了批判性思维的习惯。
在研究国外的卫星导航数据处理时，我发现西方科学家提出坐标系转换模型有三个，而且一直在争论谁好谁差。我研究发现三个模型间有相互联系，于是一天到晚琢磨，做梦也想，最终验证这三种模型是等价的，得到了国际权威学者肯定。这是我人生第一次尝到做科研的甜头。
真正实现超越，是在GPS出来后。当时的GPS进口软件，对幅员辽阔的我国来说不太适用。我们创造性提出了一整套GPS三维地心坐标向量至高斯二维坐标的转换理论，在国际上首先提出将GPS网三维平差转为二维平差并和传统数据联合处理的理论和方法。我主持研制的“GPS卫星定位数据处理综合软件”，是我国第一个GPS定位商品化软件，几千元的国产软件效果比数万元的进口软件更好，当时被国内外数百家单位选用。
记者：那么引领阶段呢？
刘经南：我国改革开放后，测量、测绘需求旺盛，我们的研究也开始追求超前。如利用GPS系统的高精度亚毫米级大坝形变监测，当时全球都没做过。我们在湖北清江隔河岩电站建立“水库大坝外观变形GPS自动监测系统”，用现代网络架构、计算机系统加卫星定位系统三个系统联合在一起解决这个问题，成为世界上第一个完全无人值守连续自动运行的大坝GPS监测系统。该系统还在98抗洪中,作为主要手段监测超水位蓄水下的大坝变形，为长江第六次洪峰和清江洪峰错峰，对荆江大堤超蓄调度分洪的科学决策起到了关键性作用。
北斗系统具有四项后发优势
记者：接下来，您的科研道路就和北斗系统紧密相连了。
刘经南：我1995年就参与了北斗卫星系统的相关工作，当时北斗一代还在设计阶段，我们团队提出了分布式广域差分系统技术，建立了中国自主的广域高精度卫星导航技术。
北斗二代我们团队全面参与，最大贡献是解决了卫星的定轨一些难题。另一个是地基增强系统，本来是准备放在北斗三代开展实验，但我们在二代就投入研究，在湖北省委省政府支持下，建立了国内首个省级区域的北斗地基增强示范系统。北斗二号总设计师孙家栋院士主持验收时，对定位精度感到惊讶，经过亲自验证，确认能实现厘米级定位，于是提出北斗二代就投入国家级北斗地基增强系统建设。
北斗第三代，我们团队也是全面参与，并在卫星高精度数据处理关键技术上进入世界排名前三位。国内北斗质量的好坏有很多监控中心，我们这个监控中心是排第一位的。有人笑称，很多卫星导航系统的好坏，实时的情况状态怎么样，由我们说了算。
记者：北斗系统跟国外导航系统相比有哪些优势？
刘经南：在四大系统里，北斗开始得最晚，同时也充分发挥了后发优势。简单介绍有四个特点：
一、我们的星座设计是独特的，把区域星座（只在亚太地区飞的卫星）和全球卫星组合在一起，形成稳定的星座全覆盖。
二、我们的卫星有通信功能，现在第三代卫星可以短信通信，通信容量一次达1000个汉字，并发用户容量达一千万。
三、北斗具有搜救功能，省去了另建单独搜救系统的巨大成本。而且它的搜救信号是双向的，对求救者来说更实用。
四、北斗里面还包含很多遥感技术，我认为北斗是唯一的通、导、遥一体化的全球系统。此外，北斗卫星之间可以相互通信、互相测距，维持运转，在意外失去地面支持的情况下，还可以在天上至少运转90天，未来有望达到180天。下一代卫星将实现激光测距和激光通信，那就能维持得更久、精度更高。
北斗系统目前定位的精度是5米，定时精度是20至30纳秒，通过地基增强和天基增强，可实现时间精度为1个纳秒或者优于1个纳秒，实时位置能精准到1个厘米，特定领域事后精度可以做到1个毫米。
老百姓一两年内能用上手机北斗导航
记者：北斗即将完成组网，老百姓什么时候可以用到北斗导航APP？
刘经南：最后一颗卫星发射后，北斗就能提供全球服务，离民用不远了。目前，大多数国产手机在硬件和软件方面其实都能实现北斗导航，但民用需要进行全球标准的申请。手机是全球化产品，需要纳入到国际标准。这个工作正在进行，预计一两年内大家就能使用手机的北斗导航。
记者：湖北的北斗产业发展现状如何？
刘经南：北斗产业规模最大的是珠三角地区，第二大的是北京，与导航相关的上市公司有十来个，还有做芯片的公司，科技含量要比珠三角高。湖北在技术上排前列，但受制于资金等问题，目前产业规模还排在长三角之后，处于第四位。但湖北发展得很快，我们正在研制下一代高精度芯片，做出来就是国际最好，做到5纳米到7纳米最高水平。湖北已经规划建立北斗全产业链、全服务链，形成1颗芯、1张网、1幅图、多个平台的行业景象，形成高端的全产业链，从设计、封装到最后的检验，一条龙。
记者：您后期会聚焦哪些方面的科研？
刘经南：我们团队后期聚焦进一步扩大北斗在各个领域应用。5G网络时代，让北斗系统更好的与人工智能、大数据、物联网等相结合，是一个重点研究方向。下一阶段，我们还在思考北斗应用怎么扩张到外太空，对太空探索起到帮助；往下要探测到海里去、地底去，甚至是追踪定位网络信息，这些是以前的导航都做不到的。
另外基于这次疫情，我提出建议，基于北斗做一个应急指挥系统。我们团队正在研究，如何利用北斗通信系统和定位系统的组合，跟地面手机通信结合，建立一个车辆、人员、物资统一管控的应急指挥调度系统。
记者：今年初您在武大光荣退休，未来有什么打算？还能看到您给本科生上最奢侈的基础课吗？
刘经南：搞科研不存在退休。未来一方面继续聚集更强有力的人才队伍，一方面保持开放包容的态度，跟更多的学科、领域跨界融合。功成不必在我，功在社会、功在国家，要拥有这样一个视野，才能把事情做好。《测绘学概论》我和其他几位院士、教授讲了二十年，学生有需要，我肯定继续讲下去，为什么不讲呢？