從 2000 年北斗一號系統(tǒng)第一顆導航衛(wèi)星發(fā)射，到 2020 年 6 月 16 日北斗三號系統(tǒng)最后一顆衛(wèi)星雖因故推遲發(fā)射但即將升空已是板上釘釘。

歷經(jīng) 20 年，我國自主研制的北斗導航系統(tǒng)，將正式建成，實現(xiàn)全球?qū)Ш焦δ?，這無疑是一個振奮人心的好消息。

有同學可能要問了，北斗導航早就聽說了，并且明明很多手機已經(jīng)可以實現(xiàn)使用北斗導航進行定位了，為啥你說才建設(shè)完成？

這是因為，把北斗導航系統(tǒng)部署在天空，攏共分三步：

一階段完成一號系統(tǒng)：1994 年，啟動北斗一號系統(tǒng)建設(shè)；2000 年 -2003 年間發(fā)射 5 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)中國區(qū)域服務(wù)；

二階段完成二號系統(tǒng)：2004 年，啟動北斗二號系統(tǒng)建設(shè)；至 2012 年底，共發(fā)射 14 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)亞太區(qū)域服務(wù)；

三階段完成三號系統(tǒng)：2009 年，啟動北斗三號系統(tǒng)建設(shè)；2020 年年底前，發(fā)射 30 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)全球服務(wù)。

至此，很快（本來應(yīng)該說是已經(jīng)），國人總算有了自己的全球?qū)Ш较到y(tǒng)，國內(nèi)科技界又向前邁出了一大步。

但是，明明已經(jīng)有非常成熟且好用的 GPS 系統(tǒng)，我國依然投入了如此巨大的人力物力、耗費了這么多年的時間，建設(shè)了自己的全球定位系統(tǒng)，究竟圖個啥？

01 GPS 的誕生

早在 1958 年，也就是中國國內(nèi)還一窮二白之時，美國人已經(jīng)開始研究使用衛(wèi)星構(gòu)建全球定位系統(tǒng)的計劃了。

當時的美國軍方共發(fā)射 6 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)了覆蓋全球的定位系統(tǒng)，但是定位精準度遠遠達不到今天的 GPS 系統(tǒng)的標準。

于是乎，美國海軍研究實驗室提出了名為 Tinmation 的新型定位系統(tǒng)，計劃使用 12 到 18 顆導航衛(wèi)星實現(xiàn)更為精準的全球定位。

N 年后，經(jīng)過反反復復的方案修正，最終，一直到 1988 年成型的方案才塵埃落定：美國計劃使用 24 顆衛(wèi)星構(gòu)建全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)官方名稱為 Navigation Signal Timing and Ranging/Global Positioning System，簡稱就是目前被大家所熟知的 GPS。

1989 年，第一顆 GPS 衛(wèi)星發(fā)射升空，隨后，在 GSP 衛(wèi)星陸陸續(xù)續(xù)發(fā)射的過程中，美軍已經(jīng)開始迫不及待的使用 GPS 系統(tǒng)開展軍事行動。

在 1990 年打響的海灣戰(zhàn)爭中，美軍士兵配備了大量的 GPS 接收機（當年 GPS 并沒有廣泛應(yīng)用于民用設(shè)備），還未建成的 GPS 系統(tǒng)為攻擊部隊提供了極為精確的定位，幫助美軍“戰(zhàn)斧”巡航導彈精準打擊敵軍，使得 GPS 系統(tǒng)徹底名聲大振。

一直到 1995 年，GPS 系統(tǒng)正式建成，24 顆衛(wèi)星全部升空完畢，由于美國方面的完全免費、全面支持民用的政策，GPS 逐漸開始在民用領(lǐng)域普及開來，成為各類手持終端定位導航的必備功能。

02 蘇聯(lián)人的追趕

GPS 系統(tǒng)建設(shè)正處于美蘇冷戰(zhàn)期間。美國人建設(shè)了自己的全球定位系統(tǒng)，蘇聯(lián)人自然當仁不讓，著手開始搭建自己定位系統(tǒng)，于 1976 年啟動了格洛納斯（GLONASS）項目。

所謂 GLONASS，是俄語全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）的縮寫。蘇聯(lián)人從 1982 年開始發(fā)射第一顆實驗衛(wèi)星，一直到 1995 年，才耗資 30 多億美元完成了 GLONASS 的組網(wǎng)工作。

而且，正是由于蘇聯(lián)人最先宣布 GLONASS 向民用場景全面免費開放，才迫使美國人跟進，將 GPS 向全球人民開放使用。

但是，由于 GLONASS 性能差于 GPS，服務(wù)不穩(wěn)定，且支持設(shè)備實在太少，因此 GLONASS 最終也沒有競爭過 GPS，反而是讓倍感壓力的美國人徹底開放了 GPS，使得 GPS 成為了今天全球衛(wèi)星定位扛把子。

03為什么要建中國自己的定位系統(tǒng)

1993 年 7 月 23 日，中國貨輪“銀河號”本平靜的在國際公海上行駛，卻突然無端遭到美國軍方攔截，美方指控“銀河號”貨輪違規(guī)向伊朗運輸制造化學武器的原材料，因此在毫無證據(jù)的情況下，將其扣留三周進行徹底搜查。

被攔截的“銀河號”

當然，審查的結(jié)果自然是啪啪打臉的沒有發(fā)現(xiàn)任何化學武器材料，但在整個事件的開端，美國方面為了攔截“銀河號”，竟然出乎意料的將“銀河號”海域上的 GPS 服務(wù)關(guān)停了，這才導致迷失方向的“銀河號”因此才得以被美方順利攔截。

中國的北斗導航系統(tǒng)是 1994 年開始計劃建設(shè)的，可以說與“銀河號”事件不無關(guān)系。如果沒有自己的定位導航系統(tǒng)，那么始終是寄人籬下，今天人家可以斷了你的民用導航，明天就可以斷了你整個國家的定位服務(wù)，甚至可以影響一國的軍事行動。只有擁有自己的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，才能保證不會在未來某一天被人掐住脖子。

尤其隨著移動通信系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，GPS 的授時功能愈發(fā)凸顯。目前全球電信運營商幾乎都要使用美國 GPS 系統(tǒng)為基站提供同步時鐘源，因為某些移動通信系統(tǒng)（比如中國移動的 TD-LTE）必須保證全網(wǎng)基站時鐘同步才能正常服務(wù)，否則會出現(xiàn)嚴重的干擾，導致網(wǎng)絡(luò)無法服務(wù)。

比如 2010 年 1 月 13 日，中國一家運營商的 CDMA（需要嚴格時間同步的網(wǎng)絡(luò)制式）網(wǎng)絡(luò)就出現(xiàn)了大范圍告警，正是因為其 CDMA 基站均使用 GPS 信號作為同步源，而造成基站時鐘源紊亂的原因是當時 GPS 系統(tǒng)的一次普通的升級。。

04 北斗導航是個什么水平？

當然，如今國人已經(jīng)沒有被有意或無意切斷 GPS 的后顧之憂了，我們自己的北斗導航離完整部署只差一步之遙。

相信大家都會很好奇，我國的北斗導航目前就究竟是個什么水平？

除了美國的 GPS、俄羅斯的 GLONASS 外，其實歐洲還有個伽利略全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，只是俄羅斯人和歐洲人的衛(wèi)星定位系統(tǒng)都有點非主流，國人接觸較少。

從目前數(shù)據(jù)來看，在民用上，北斗（最后一行的 COMPASS）在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的兩大主要功能上，也就是定位和授時，精度均弱于美國的 GPS 和歐洲的伽利略。

但表格中的數(shù)據(jù)稍微有點落后，根據(jù)最新數(shù)據(jù)，北斗導航系統(tǒng)全部建成后，為全球用戶提供服務(wù)時位置精度優(yōu)于 10 米，授時精度優(yōu)于 20ns；為亞太地區(qū)用戶提供服務(wù)時位置精度優(yōu)于 5 米，授時精度優(yōu)于 10ns，略強于表格中數(shù)據(jù)。

但同時要知道，GPS 系統(tǒng)的 10m 定位精度，僅僅是對民用開放的極限。其實際定位精度可達厘米級和毫米級，因此北斗導航與 GPS 存在一定差距，但已經(jīng)足夠應(yīng)用于軍用、民用領(lǐng)域。

更難能可貴的是，在我國下游產(chǎn)業(yè)鏈的大力支持下，支持北斗的設(shè)備越來越普及。2019 年一季度的數(shù)據(jù)顯示，新申請入網(wǎng)的 116 款國產(chǎn)手機中支持北斗定位的有 82 款，北斗定位支持率達到 70%，而且運營商的 5G 基站（三大運營商的 5G 制式為 TDD，需要嚴格時間同步）基本也都支持 GPS+北斗的雙授時模式，可以互為主備。

當然，北斗的性能只是其價值一方面的體現(xiàn)，更重要的中國已經(jīng)牢牢的把定位授時權(quán)掌握在了自己的手中。

這么看，建設(shè)北斗無論投入多少資金與人力物力，都簡直不能更值。

導航衛(wèi)星北斗導航系統(tǒng)GPS系統(tǒng)