华为手机北斗卫星消息实现方案的解析：一生用一次续一生
一、前言：浪漫情怀 我国自主北斗卫星导航普及神速北斗卫星全球系统的诞生，宣告了我国拥有了自主的卫星导航，是继GPS、GLONASS之后第三大成熟的卫星导航系统，告别了对国外定位系统的依赖。
北斗的芯片、模块、天线、板卡，还有软件、算法等，都是完全自主研制，它具有国际搜救、全球短报文通信、区域短报文通信、星基增强、地基增强、精密单点定位等六大特色服务。
根据官方的报道，截至今年6月，北斗终端数量在交通运输营运车辆超过800万台，农林牧渔业达到130余万台，再算上政企使用，北斗使用的规模可以说是全面开花。
经多年发展后，北斗已在航空、海事、应急、自然资源等多个重要领域实现成熟应用，如今终于走入了智能手机。
北斗这个名字也非常浪漫，自然源自“北斗星”，是我们老祖宗在航海、出远门时在夜间用来辨识方位的重要帮手，从远古时起就陪伴我们到现在。
司南也是中国古代发明的世界上最早的导航装置，与北斗星两者结合既彰显了中国古代科学技术成就，又象征着卫星导航系统星地一体，为人们提供定位、导航、授时服务的行业特点，同时还寓意着中国自主卫星导航系统的名字—北斗。
我们就使用华为Mate 50 Pro作为测试机，作为最值得关注的北斗卫星消息功能，就是余承东在发布会讲到的“一生用一次，一次续一生”。
这个功能但凡是用上了，可能就是非常紧急的情况，很可能会在一些意外情况因此获救。
下面为华为手机北斗卫星消息实现方案的解析：
1、通讯卫星基本信息
按照通信卫星运行的轨道不同，卫星通信系统可分为：低轨道（LEO）卫星通信、中轨道（MEO）卫星通信、高轨道（GEO）同步卫星通信。
北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，其中空间段由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成。
GEO卫星轨道高度35786km，轨道倾角为0度，轨道周期与地球的自转周期相同，单星就可以覆盖较大的区域，3颗卫星就可以覆盖到亚太大部分地区，IGSO卫星轨道高度与GEO卫星相同，轨道倾角为55度。
2、华为机型支持北斗卫星实现方案
华为采用的就是高轨道卫星方案，卫星距离地球3.6万公里，但华为没有通过额外扩展天线就做到了，比苹果的低轨卫星的方案难度更高。
这其间的主要难点是，卫星越高，就意味着发射信号的传输损耗越大，地面发射的信号更加难以被卫星接收。
地面设备连接卫星设备就需要强大的发射功率，但手机轻薄的机身就决定了其无法实现。
首先需要面对硬件功率不足的问题。华为在支持北斗卫星消息的手机中开发了包括高功率PA、低损耗射频链路，以及收发方向图一致的天线设计，有效提升手机长距离通信功率，减少手机与卫星之间通信的信号损耗。
在算法层面，华为还设计了全新的编解码算法，引入高增益的Polar编码方案，从而降低卫星通信传输过程中的干扰和噪声，提升信号解码率。
在完成了技术准备后，为了验证卫星通信技术的可用性，华为还建立起了完整的测试、验证的闭环。从研发到面世，华为整整努力了15个月。
3、华为和iPhone卫星消息差异
再说作为同样搭载卫星通讯的竞争对手苹果，iPhone 14系列也可以用来发紧急短信和SOS求救信息，但iPhone 14系列实现方案和华为并不相同。
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iPhone 14系列使用的是低轨道 (LEO)方案，通过卫星发出的紧急SOS仅限于向紧急救援人员发送紧急短信，不能用于向朋友和家人发送短信，而华为机型是完全可以自定义联系人的。
并且iPhone 14系列目前只限于美国和加拿大体验，国行用户自然是无法使用上的。
虽然苹果背靠的是24颗低轨卫星，飞行高度1414公里，但定位精准度非常不友好，需要用户走动来定位到卫星，在使用便利性上自然是远不如华为的高轨卫星方案，华为支持北斗卫星消息的机型只需在空旷阔处，挪动手腕即可完成定位。
现在，我们就来实际体验下华为手机的北斗卫星消息。
二、北斗卫星消息资格申请：华为Mate 50系列首批支持
测试手机我们使用的是华为Mate 50 Pro，作为首批搭载了北斗卫星消息的机型，非常合适用于测试。
在体验北斗卫星消息之前，我们需要先在申请华为众测。
申请入口在“我的华为”->首页入口的“北斗众测”->点击“立即参与”->选择“立即报名”。
从招募页面来看，北斗卫星消息功能报名时间截止为2023年3月31日，也就是说期间只是小范围测试。
需要注意的是，报名申请将是需要审核的，一般在在3个工作日内，在此期间只能耐心等待。
一般来说，在测试阶段结束后应该会对所有支持北斗消息的华为机型全面开放，无需申请门槛也能使用了。
现阶段，只有华为Mate 50、华为Mate 50 Pro、华为Mate 50 RS保时捷设计和华为Mate Xs 2这几款机型可以申请，支持的系统需要为HarmonyOS 3以上。
相信随着后面新机的推出，能够使用北斗卫星消息的机型也会越来越多。
审核通过的用户将会收到短信/系统消息通知，如果没收到，也可以从报名记录中查看审核状态，会将“审核中”变更为“下载体验”。
在开通该功能之后，用户可进入“畅联”App，就会出现“北斗卫星消息”的服务号，点击就可以对联系人发送北斗消息了。
众测期间，每个月有30条免费额度，额度用完无法发送，次月不累计。
三、北斗卫星消息体验：多种场景测试 空旷处更易发送
北斗卫星消息并不依赖网络，在没有Wi-Fi和移动网络时也能使用，但需要用户将手机的“位置信息”开启。
在无地面网络服务时点击北斗卫星消息服务号，选择“新建消息”，联系人最多可选择4位，“携带位置”选项是默认勾选的，并且提供了相关的固定文案，点击“发送”进入寻星流程。
寻星过程中，用户需要尽量处于空旷地带，跟随系统提示找到卫星，完成寻星后即可发送消息，并且支持自定义编辑内容，还会携带精准的坐标信息。
该功能对于喜欢户外探险的朋友非常实用，在无信号的山区也能给家人报平安。
接下来，我们选择几个环境场景，来看看华为机型的北斗消息体验。
1、室内
毫不意外，因为卫星的运作限制，在室内这类环境是无法定位的，自然是发送失败了。
并且，在发送失败后，有60秒的等待限制，才可重新发送。
所以在使用过程中，必须要保证手机在室外、野外这类场地较为空旷的地方，才能连接北斗卫星。
稍微将手机身处窗外，就可以搜寻到北斗了，但因为依然在建筑物内，对卫星信号造成了一定程度的遮挡，卫星强度其实并不高。
此时华为Mate 50 Pro提示北斗卫星消息成功发送，但笔者的接收端手机，依然没有收到消息。
2、电梯
由于电梯是大型“铁盒子”，卫星信号也无法穿透出去，在寻星失败后提示失败，
即便是移动网络在电梯这种环境下也会“失联”，解决方法自然是通过专区覆盖，加上一般手机上可以使用多种方式进行室内精准定位，让用户也能获得准确的位置，所以室内一般也不需要部署卫星信号放大器、卫星转接器这类设备。
3、地下室
地下车库和电梯一样，寻星失败后提示失败。
这是由于水泥钢筋的缘故，形成了天然的金属屏蔽器，这也导致卫星信号无法穿透出去，就像Wi-Fi 6信道，如果碰上带有内置钢筋的墙壁，信号衰减得就越厉害。
北斗卫星导航主要工作在1575.42MHz、1176.45MHz、1268.52MHz等几个频段，都属于微波通讯，衍射能力很差。
这类无线通讯属于高频通讯，手机要获得稳定的北斗信号，必须避免遮挡，在空旷地带获得更好的连接性。
所以在室内、地下车库、建筑密集等地方，加上手机的功耗限制，连接卫星的稳定性就会大大降低，就容易接收不到北斗信号。
4、室外
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在公司楼下露天环境，周边还是非常空旷的。
在华为Mate 50 Pro的“畅聊”发送北斗微星消息发送后，会先出现寻星界面。
寻星速度还是非常快的，对准图示的方向，进入15秒左右的倒计时，实际并不需要这么长时间，笔者亲测大约10秒左右即可完成发送（发送时长根据卫星连接速度决定，信号不好时，时间也会延长）。
接收方的手机会弹出这样的卡片界面，带有声音和振动，提醒用户及时查看。
在iPhone手机上则是普通短信，短信内容有发送人的号码、内容、位置信息，和地图链接。
截止测试时，华为的北斗卫星的消息依然是被动接收，无法主动回复，不过笔者相信，实现消息回复，也只是时间问题了。
长按附带坐标信息的北斗卫星消息，选择“轨迹地图”，就能生成发送人活动过的路径，这也是iPhone的卫星消息无法实现的。
值得一提的是，此前在室内窗口旁提示发送出去的消息，半个小时后在室外，GPS信号较好时，笔者的手机才接收到（同时携带着发送端和接收端手机）。
就是说，必须保证卫星信号正常，才能让手机端的北斗卫星消息工作。
四、总结：打通最重要一环 将北斗手机消息普及到大众
在过去，工作人员进行户外出行、海洋渔业，还有野外搜救和边境巡防等作业时，为了能够及时与外界取得联系，通常会携带包括卫星电话在内的专业通信设备，还需要专门的卫星电话卡，便携性大打折扣，普通用户想要使用的话门槛还是较高的。
但华为通过可靠的通信协议、高性能的硬件，以及专用的UX设计，让手机就能轻松发送卫星消息，普及到每一位用户。
作为国内首款从“0”开始研发的北斗卫星消息方案，华为经历15个月，将北斗卫星消息带到了手机上，而这也是国内手机发展的一大步，打通了最重要的一环，也标志着大众智能手机进入了新的时代，相信未来也会有越来越多的手机支持北斗卫星消息。
事实上，北斗卫星的用途并不止于此，不如大家应该看到过牧民通过北斗找到走失牛羊的报道，在家就能够远程实时监控牛羊的位置，实现了“智慧放牧”。
还有搭载农用北斗终端的无人驾驶农机，实现自动化的施肥、播种、覆土等作业，为农业也提供了极大的便利。
从“人工”转化为“智慧”型放牧耕种，省时也更省力，也让我们见识到科技带来的便捷体验，并不止用于救急这么表面，北斗已经悄然走进大众的生活里了，将“科技改变生活”这一口号发挥得淋漓尽致。
如今，我们消费者也在手机上用上了北斗，在野外即便手机没有网络，也可以通过北斗卫星消息给家里报平安，或者实时分享路径，为自己的人身安全提供极大的保障。
华为内置的北斗卫星消息功能，主打的就是“一生用一次，一次续一生”，从用户的人身安全出发，这个功能但凡是用上了，就可能是碰到了非常紧急的情况，抢分夺秒为自己获得一线生存希望。
略显遗憾的是，目前还只能单向发送，无法双向联系。如果在未来打通了双向联系，在沙漠、海域、野外、丛林等环境下，有了北斗卫星，就可以随时和亲朋好友联系，实现全天候不断连。
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