1991年1月17日，以美国为首的多国部队轰炸巴格达，海湾战争爆发。战前，不少人预言，这会是另一场朝鲜战争，双方将陷入旷日持久的消耗与撕扯。然而仅仅抵抗了42天，号称“世界第三军事强国”的伊拉克便束手就擒，伤亡人数约10万，其中死亡2万。美军则损失不到300人，接近一半还是非战斗性死亡。
在尚未完全建成的GPS全球导航定位系统的加持下，美国人碾压性地打出了人类战争史上第一场信息战。配备GPS接收机的美国大兵能够迅速穿越没有任何地形特征的沙漠，让对方的百万机械化部队成为摆设；他们的“战斧”巡航导弹利用GPS精确制导，可以击中1000公里外的目标，实施“外科手术般的打击”……我所需要的是一种人性化的武器，它能够让我的军队击中所有我想击中的目标，而避开所有我想避开的目标。我们需要连续五次把炸弹扔进同一个洞里。
海湾战争之后，建设（或完善）独立自主的卫星导航定位系统，被列入各大国国防安全战略。1965年1月8日，钱学森向国防科委提交《研制卫星打算》报告，明确了导航卫星的功用。
由卫星上发出无线电信标，舰艇可以利用信标的多普勒频移来测量自己的位置，是舰艇发射弹道式导弹必须的措施，可以将位置误差降到160米。
半年前，美国的子午仪卫星导航系统刚刚交付海军使用，定位精度约100米，这说明钱学森“160米位置误差”的说法有据可依。
子午仪卫星68年7月9日，国防科委要求尽快验证导航卫星研制方案。经过验证，69年3月13日，工程上马，代号“691”。
70年11月，已经担任国防科委副主任的钱学森对导航卫星的技术方案进行审查，并建议将卫星命名为“灯塔一号”。当时，“灯塔”一词颇为流行。在那个特殊的年代，人人都会唱有一首叫《跟着共产党走》的歌。通过十年攻关，到80年6月前，4套星上正样产品制造完成且全部验收合格，只等上火箭发射。然而同年年底，为贯彻“调整，改革，整顿，提高”方针和研制急用实用卫星原则，国防科委发布通知，“灯塔一号”研制任务撤销，卫星完成环境试验后封存，资料归档。改革开放初期，国家集中精力发展经济，导航卫星的民用价值尚未显露，只能忍痛割爱。与此同时，脱胎于子午仪卫星导航系统的GPS稳步推进，已经发射了4颗实验卫星，并将于9年后发射首颗工作卫星、13年后组网成功、15年后正式投入运行。GPS实现一次定位功能，需要用到至少四颗卫星，即通过三星交互确认经度、纬度和高度，另外一星专门校正时间误差。到95年投运时，GPS组网卫星数量高达24颗，开发费用约100亿美元，之后还有每年5亿美元的运维支出——这么厚实的家底，中国显然掏不出来。1983年，空间系统工程专家陈芳允创造性地提出了“双星定位通信系统”。他把地球看作一个虚拟球体，让它与两颗通信卫星交互，再利用地面中心站的电子高程地图，求解获取用户位置。陈芳允认为，双星定位只启用两颗卫星，大大节约了成本，计算出来的坐标精度却不比GPS差。然而，新设想未能服众，一放就是两年。
陈芳允85年南京紫金山天文台召开测地会议，陈芳允再次介绍“双星定位通信系统”，终于得到总参测绘局认可。89年9月25日，首次“双星定位通信系统”功能演示在北京进行。演示结果表明，电脑测算的用户地理位置与档案记载相比，误差不到20米，定位精度达到国际先进水平。海湾战争过去两年，被称为“新中国外交三大屈辱事件”之一的“银河号事件”爆发。
1993年7月，我国的“银河号”货轮由天津港正常驶往迪拜。当货轮航行至印度洋时，美国人关闭了该区域的GPS信号，致使“银河号”迷航公海33天。美方宣称船上载有用来制造化学武器的原料硫二甘醇和亚硫酰氯，强行要求彻查。但检查结果显示，全船782个货箱均未存放上述违禁品。负责处理此事件的外交部副司长沙祖康一连说了18个“窝囊”：
凭良心说，你登上我的船，每走一步都踩在我的心上，我很难受。我没有请你上，我船上也没有那两种化学物品，你凭什么这样糟践我们的声誉？我当时感到受了侮辱，窝囊透了。
“银河号”回国后合影半年后，一份《关于印发〈双星导航定位系统工程立项报告〉的通知》落地，中国人的导航卫星研制之路正式重启。“朝看太阳辨西东，夜望北斗知北南。”千百年来，北斗七星始终被中华民族视作导航星和指极星。按照《史记·天官书》的记载，“分阴阳，建四时，均五行，移节度，定诸纪，皆系于斗。”——也就是说，人们区分昼夜、建立四季、调节五行、转换二十四节气、审定年月日时，都要依靠北斗。北斗一号起步阶段，什么都缺。缺技术、缺人才、缺经验，最紧迫的是缺资源，产品过度依赖进口，而且处处碰壁。有一次，卫星总指挥李祖洪带人购买国外的某种产品，款都打完了，对方却以制裁为由拒绝交货，钱也不还，只退回来一堆硬纸板。李祖洪当时暗下决心，一定要搞国产化，绝不能被外国人“卡脖子”。经过艰苦攻关，部分重要元器件实现自制。像影响卫星长期稳定运行的控制分系统三大件——地球敏感器、动量轮和太阳帆板驱动机构，全部研制完成并通过试验验证，中国人自主解决了北斗一号的“眼睛”“腿脚”和“肩关节”问题。2000年10月31日、12月21日，2003年5月25日，北斗一号两颗工作卫星、一颗在轨备份卫星相继发射成功，标志着中国成为继美、俄之后第三个建立完善卫星导航系统的国家。
2000年10月31日，北斗一号首星发射瞬间北斗一号信号覆盖我国本土，定位精度在20到100米之间，授时精度单向100纳秒。更重要的是，陈芳允当年嵌入“双星定位通信系统”的通讯理念，已经演化出北斗一号独有的短报文功能——使用终端机每次可编写40多字短信发送到指定设备上。08年汶川特大地震发生后，灾区基建全部损毁，四川武警总队正是通过北斗一号终端机，向外界发出了第一批救援信息：北斗一号解决了我国自主卫星导航的有无问题，但它覆盖范围小，只能提供基本的定位和授时功能。最致命的是，北斗一号属于有源定位系统，用户需要主动向卫星发送请求才能获取定位，这既限制了用户容量，又极易暴露用户位置。北斗一号建成以后，下面的路该怎么走，专家们产生了分歧。有人提议直接全球组网，给导弹装上“眼睛”，巩固国防。当时科研经费、技术基础、人才队伍各方面还不够完善，而且我们也没法像美国那样满世界圈地建基站，卫星飞到西半球很难把控。另外一些人则倡导分步走，先把服务范围扩展至亚太地区。但这种办法没有先例，首创同样面临风险。
两拨人争论了一年，最后听从小平同志的“不争论”——“一争论就复杂了，把时间都争掉了，什么也干不成。”——决定走“先区域、后全球”的路子，也就是建立“北斗二号”。与北斗一号的卫星只绕着赤道飞不同，北斗二号是混合星座设计，卫星分三个轨道跑。轨道变复杂了，对信号频率的要求自然也会更高。
北斗二号混合星座（静止轨道+倾斜地球轨道+中圆地球轨道）太空中的频率资源非常有限，80%的黄金导航频段已被美、俄瓜分，剩下的最后一小段由世界各国公平竞争。国际电信联盟规定，谁申请7年内成功发射导航卫星并接收到传回信号，谁就有资格占用。2000年4月17日，中国正式提出申请。49天后，欧盟提出同一申请——为摆脱对GPS的依赖，欧洲人决心建造自己的伽利略卫星导航系统。同年，欧盟副主席德帕拉西奥访华，释放合作信号，得到朱总理的肯定。04年双方正式签署协议，中方承诺向“伽利略”投资2.3亿欧元，首付款7000万很快到账。然而仅仅过去一年，欧洲航天局便与美国修好，开始排挤中国，拿走决策权，甚至拒绝技术交流。巨额投入打了水漂，中欧已无继续联盟的可能。要想不受制于人，北斗二号必须完成自研，如期发射。按照原计划，试验卫星的发射最早也要排到07年年底，根本赶不上4月17日的截止期限，全体科研人员只能没日没夜地赶进度。北斗二号总设计师谢军曾三次晕倒在测试现场，醒来永远先问“卫星没事吧”。用他的话说，”我们是以跑百米的速度在跑马拉松。“作为导航卫星的“心脏”，原子钟掌控着时间和位置精度，研发难度极大。单一个长期频率稳定度测试，就要连做17天，桌子稍微晃一下都得重来。实验室要求24小时值守，节假日无休是常态。有的小朋友埋怨父母“下班不回家，说话不算数”：正是这群“不守时”的人，按时造出了具备完全自主知识产权的、满足“北斗”工程要求的星载原子铷钟，其稳定度达到10-14量级，相当于300万年才有1秒钟误差。
国产星载原子铷钟研制成功07年4月初，北斗二号飞行试验星运抵西昌卫星发射中心，与火箭顺利对接，进入健康状态检查。
在进行第三次总检查时，卫星应答机报告异常，里面一个振荡器工作临界，时灵时不灵。
应答机负责接收地面信号并作出星上反馈，一旦发生故障将导致天地失联。尽管深度测试表明，发生故障的概率很低，但北斗人有句话叫“10000减1等于0”，绝不允许带着问题上天。拆整流罩、拧螺栓、开舱板……应答机安全卸下后，被立即送往成都检修。当时西昌没有直飞成都的航班，只能用汽车运。四五个小时的路程，科研人员担心颠簸受损，始终把机器抱在怀里。4月6日，故障排除，应答机重新装回卫星舱；8日，第三次总检查通过；14日4时11分，北斗二号飞行试验星成功发射。
发射升空瞬间此时，距离4月17日的7年申报有效期还剩下3天。但卫星入轨后，按规定要在真空环境下暴露5天才能启动设备，否则可能引发微波信号大功率微放电，致使卫星报废。16日20时14分，卫星总设计师谢军下令“加电开机”。21时46分，地面接收机收到卫星播发的B1导航信号，21时54分B2信号、22时03分B3信号陆续出现。在只比最后期限提前不到2个小时的时候，“北斗”终于拿下了这场与“伽利略”的太空频段之争。事实上，“伽利略”05年12月已经发射了首颗试验卫星，却因为资金链断裂没能开通使用，就此错失先机。2015年1月，中欧再次携手，实现“北斗”与“伽利略”的频率资源共用。不过这次，除非中国同意，否则“伽利略”常规公共服务信号将无法用于军事目的。
15年1月12日至16日，北斗与伽利略卫星导航系统第四次频率磋商会谈举行相比于北斗一号，北斗二号进行了全方位的优化，最大的区别便是改有源系统为无源，用户不用主动向上发送请求，只需接收卫星广播下来的信号，就可以完成定位，既隐蔽了位置信息，又解除了数量限制。09年至12年10月底，北斗二号连续成功发射16颗卫星，实现组网部署。12年12月27日，北斗二号正式向亚太地区提供免费服务。截止到19年5月18日，又有四颗备份卫星升空，保证系统连续、稳定运行。尽我所能，倾我所有，是北斗导航向世界许下的庄严承诺，奉献是“北斗”的追求，也是“北斗”的义务。
当年的路线争论以“先区域、后全球”定调，集中力量造北斗二号。但与此同时，有一小拨人被单独拿出来，直接探索全球组网。2009年，北斗二号蓬勃发展之际，北斗三号悄然立项。奋斗目标正式确立为：世界的，说明要解决“卫星飞到西半球很难把控”的问题；一流的，则意味着完成关键器件100%国产化。GPS信号之所以覆盖世界各地，靠的是遍布全球的地面基站随时捕获和跟踪卫星信号，进而向用户终端提供导航定位服务。因为意识形态的差异，中国不可能去欧美建站。也就是说，“北斗”飞过西半球，发射下来的信号没有地面基站接收，更无法触达用户终端——GPS的全球组网模式，我们照搬不了。经过近5年科研攻关，北斗团队首创“星间链路”技术。所谓星间链路，简单理解，好比是给卫星拉了个天上的“微信群”，让它们信息共享。这样一来，国内地面基站就能通过最近的“星”连上最远的“星”，实现“一星通，星星通”。星间链路还支持精确测定任意两颗卫星之间的距离，7万公里的测距精度达到厘米级，相当于几十公里外看清一根头发丝。
星间链路仿真图星间链路拉了“微信群”让卫星们“聊天”，但谁跟谁聊？怎么聊？聊不聊得到一块儿去？CPU是关键。我们以前用欧洲的芯片，不仅寄人篱下，其性能也跟不上新需求。当时，北斗三号卫星系统总设计师林宝军问“龙芯之父”胡伟武，能不能用龙芯？胡伟武说，性能完全达标，但我这东西没上过天，搞卫星的人一听都不敢用。林宝军心想，没上过天就没人敢用，没人敢用更上不了天，这是个死结，不如我来做第一个吃螃蟹的人。
胡伟武手持北斗三号首发星使用的龙芯三号2015年3月30日，搭载着龙芯的北斗三号首颗试验卫星发射成功，中国“星”终于换上了中国“芯”。林宝军后来用“有担当、真创新、谋跨越”来总结国产化这件事：不能以提高卫星的可靠性为理由，不敢用中国人的东西。用国外的有什么好处呢？对外来讲，如果卫星出事了，用的已经是全世界最好的东西，可以给自己找借口。我告诉我的团队，不要给自己找借口，不要想出事以后怎么办，我们要一门心思建好，建到最好。最重要的还是担当的问题。
2017年11月至2020年6月，31个月的时间，我国以月均超过一颗星的速度，成功发射30颗北斗三号组网星和两颗北斗二号备份星。2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，中国北斗从此走上服务全世界、造福全人类的新征程。北斗三号攻克160多项世界级技术难题，自主研制500多种核心器部件，单机和关键元器件实现100%国产化，真正做到了“不能把我们的大厦建立在别人的地基上”。2020年4月，国际全球导航卫星系统服务组织（IGS）对美、俄、欧、中四大导航系统的运行结果做过一次为期两个月的评估。结果显示，GPS与北斗处于领先地位，而在时频、信号、空间精度方面，北斗已经全面超越GPS。
连美国军方当时都建议，除了装上GPS，还应当以“北斗”为备份，万一GPS出问题，可以拿“北斗”托底。北斗卫星导航系统工程首任总设计师，是“两弹一星”元勋、被誉为“中国航天大总师”的孙家栋院士。他对北斗系统有个著名的“八字期许”：作为国之重器，“北斗”不但要刺破苍穹，更要飞入寻常百姓家。以前我们用App叫车，师傅说人到了，你找半天发现车在对面停着。这是因为GPS10米左右的定位精度，分不清车道的同侧与对侧。如今，北斗三号已经做到5米以内，不仅知道车停在哪一侧，甚至清楚车开在主路还是辅路上。至于旅游大巴、危险化学品货运等“两客一危”车辆，现在不装“北斗”根本不让上路。这类车辆最怕疲劳驾驶，“北斗”通过实时监测，能找出连续开了六个小时以上的司机，强制其休息半小时再出发。
连西北农民种土豆，都要用“北斗”。他们花3万元装一个北斗接收器，让拖拉机按照预设路线自动驾驶、精确作业，严防土豆种歪种坏，跑1000米误差不到5厘米。粗算下来，一亩地每年可增收500斤，等于多挣15万块钱。
北斗卫星助力智慧农业北斗系统独有的短报文功能，则发挥着绝处逢生的关键作用。比如有人在沙漠中遇险，手机没信号打不通，他就可以直接发北斗短报文求救。卫星会把附带坐标的信息传给地面救援中心，再把确认营救的信息传回呼救者。随着华为P60等手机植入北斗双向短报文功能，普通消费者无需额外购买昂贵的专用终端机，也能享受这份“一生用一次，一次续一生”的安全保障。而且，北斗三代短报文支持编辑1000多个汉字，还允许发图片——写小作文或者只拍照随便你，比北斗一代的40个字、北斗二代的120个字强大太多。
北斗短报文求救信息2014年，孙家栋从待了20年的北斗总设计师的位置上退下来，不再主动过问卫星研制进展，“天上的事我不干预了，我去搞地面的事。”他全国到处跑，跟企业家谈，告诉对方“北斗”能办成很多事。共享单车兴起那阵子，北京几家公司有的用GPS，有的用“北斗”。他每次去都说“还是用北斗好”，完了又念叨：再进一步考虑，“北斗”的可用之处就多了。运危险品的汽车开到哪了？接送孩子的校车开到哪了？淘气的孩子跑到哪了？走失的老人走到哪了？如果车上装一个、老人孩子手上戴一个，“北斗”就都能帮到你了。
2020年7月，中央提出新时代北斗精神，主要内涵是“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”。
7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式隆重举行。在明亮的人民大会堂东大厅，北斗三号系统卫星总设计师林宝军有幸亲历这一光荣时刻。相传中国古代有十大名剑，湛卢排名第二，仅次于象征着华夏民族的轩辕，也是唯一一把无坚不摧却不带丝毫杀气的仁者之剑。林宝军说，他把“北斗”比作湛卢，因为中国人建“北斗”是为了造福全人类，而不是称霸全球。曾经，巨人不让我们站在肩膀上，我们努力成为巨人。今天，巨人伫立东方，向世界敞开了怀抱。部分参考资料：
[1] 马京生：《陈芳允传》
[2] 赵小津：《精神的力量：航天精神引领中华民族探索浩瀚宇宙》
[3] 吴铁稳：2008年6月，党史文苑《沙祖康与“银河号”事件》
[4] 郑心仪：2017年6月，环球人物《孙家栋，一生只为大国重器》
[5] 董纯蕾：2020年7月，新民晚报《总设计师林宝军：让用户打心底相信北斗》
[6] 代睿：2022年9月，封面新闻《中国“北斗”37年征途：从一张白纸到世界一流导航系统》
[7] 陈忠贵、徐颖：2007年3月，《透视新科技 ：走向世界的中国北斗》
