GPS这么好用，为什么还要花大价钱做北斗导航？_风闻

1993年7月23日，美国无中生有地指控中国「银河号」货轮，向伊朗运输制造化学武器的原料，制造了震惊世界的「银河号」事件。

当时，「银河号」在印度洋上正常航行，但船长张如德突然发现，GPS 信号莫名中断，这让银河号变成了无头苍蝇，不知道该向哪个方向行驶。

事后才知道，这是因为当时美国关闭了该船所在海区的 GPS 服务，迫使银河号停船接受美国蛮横无理的检查。

「银河号」事件被称为我国 90 年代三大耻辱之一。

正是在那个时候，国人意识到，**如果一直用美国的 GPS，一到关键时刻，美国人随时都能扼住我们的咽喉。**我们得拥有自己的卫星导航系统！

一年后，「北斗」卫星导航系统工程建设正式启动。

北斗能干哪些活

虽然在我们的手机上，定位系统都叫 GPS，但它与美国的 GPS 导航，还是存在一些差别的。

在过去很长一段时间，手机上的「GPS定位」的确是指美国的 GPS 导航，但如今，GPS 更多是指全球定位系统（Global Positioning System）的英文首字母缩写。

准确来说，美国的 GPS 占了最早使用名称的优势。

如今大多数手机不仅能接收美国的 GPS，也能接收到北斗卫星，甚至是俄罗斯的格洛纳斯卫星以及欧洲的伽利略。

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而除了手机导航，卫星导航系统的应用场景还有很多。

从军用角度来说，一支信息化的部队，基本除了子弹外，所有会动的武器、装备、士兵都会携带卫星定位模块。

1990年的海湾战争，美军就通过 GPS 为人类战争史贡献了一个新词——外科手术式打击。

原本需要数十架轰炸机，投弹数百吨才能完成的轰炸任务，变成仅需几枚导弹在数百公里外发射即可。

从民用角度来说，我们日常生活中用到的定位服务，包括但不限于地图导航、共享单车/打车等，都依赖卫星导航系统。

大型电网、金融交易、电信通讯等都需要卫星上原子钟精密授时。

科学领域，很多研究地球重力场、磁场、板块运动、大气、海洋、冰川、自然灾害的卫星，都需要卫星导航系统帮助卫星精密定轨。

大型基建工程，例如高铁、大桥、机场建设，也需要卫星导航系统标定。新兴技术中自动驾驶、精准农业同样如此。

可以说，一个世界大国，很难想象在其未来发展过程中，还有哪些方面不需要卫星导航：一切移动的事物，飞机、火车、船艇、车辆、人、火箭乃至宠物、家电等，未来都会用到卫星导航信号。

所以，如果我们没有北斗，完全依赖美国 GPS，那我们的军队对美国来说还有秘密可言吗？

**要是美国一制裁，降低精度、发送错码干扰，甚至直接关闭这一区域的 GPS，我们该怎么办？**各方面都要瘫痪了。

目前，除了北斗和美国 GPS，比较完善的全球卫星导航系统，还有俄罗斯格洛纳斯和欧洲伽利略，四大系统内呈现出多方竞争的局面。

美国 GPS：1994年完成全球组网，高达 98% 的全球覆盖率。

俄罗斯格洛纳斯：1995年完成组网，2010年正常运行。

欧盟伽利略：欧盟于1999年初正式推出伽利略计划，现已基本实现全球信号覆盖。

中国北斗：国内北斗系统建设「三步走」，预计2020年完成全球组网。

这其中，以我们的北斗发展最晚，但却后来居上。

1994年北斗刚立项时，美国 GPS 已拥有 24 颗在轨工作卫星，完成了全球组网。

可现在，北斗在轨卫星已达 39 颗，规模位居全球第一，其发展速度之快令世界各国瞠目结舌。

中国是如何建设北斗的

为什么中国北斗能发展这么快？

这里得提一个人——「两弹一星」功勋奖章、「共和国勋章」获得者，「北斗之父」孙家栋。

孙家栋独具慧眼，根据我国当时的经济、科技情况，提出了一条具有中国特色的「先试验、后区域、再全球」的「三步走」发展战略。

第一步，2000年建成北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；

第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力；

第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。

2000年10月，第一颗北斗卫星正式发射，第二颗与第三颗则分别于2000年12月、2003年5月发射。

此三颗卫星的成功发射，意味着北斗一号（实验性北斗导航系统）正式建成。

但是，北斗一号由于轨道位置偏高，卫星数过少，所以精度较差，服务范围有限，只能覆盖中国。

想和美国 GPS 分庭抗礼，实现全球定位，就必须发射多颗中轨道的动态卫星。

可就在北斗二号酝酿之时，欧洲人忽然主动邀请中方，加入欧洲卫星导航系统伽利略计划。

出于当时经济、技术等方面考虑，我们暂停了北斗二号计划，决定加入欧洲伽利略。

就这样，2003年中欧草签合作协议，中国成为了第一个加入「伽利略计划」的非欧盟国家，而且将拥有这一系统的部分所有权和全部使用权。

为此，中方承诺投入 2.3 亿欧元的巨额资金，第一笔 7000 万欧元很快就打到欧方账户上。

可谁知，中国虽然是投资方，却惨遭排挤，不仅在技术上被封锁，还进不到伽利略计划的决策机构。

出力不讨好，这谁顶得住啊！无奈之下，我们退出了伽利略。

2004年，北斗二号系统工程建设正式启动。

北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

2007年第 1 颗北斗二号卫星被送入太空；2009年第 2 颗北斗二号卫星被送入地球同步轨道。

2012年，我国成功实现「一箭双星」，能一次发射 2 颗卫星上天，极大加速了北斗卫星的部署。

到了2012年年底，我们完成了 14 颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网，开始为整个亚太地区提供服务。

也是从这个时候起，我们的手机陆续用上了北斗。

而在北斗二号正如火如荼的建设时，北斗三号也于2009年启动系统建设。这次就是奔着全球组网去的。

前面几年都是一年发射两三颗卫星，常规速度；但去年却突然发力，一年内完成 10 箭 19 星发射，创下了全球卫星导航系统组网最快纪录。

一年发射的卫星，比人家十多年的发射数量还多，这让人怎么玩。相比之下，美国 GPS 最快纪录为一年 6 星，俄罗斯格洛纳斯为一年 9 星，欧洲伽利略为一年 6 星。

得益于此，截至今年9月，北斗系统有在轨运行卫星 39 颗，超过了美国 GPS 的 31  颗、欧洲伽利略的 22 颗，俄罗斯格洛纳斯有 24 颗，成为世界第一。

根据美国导航公司 Trimble 的一项统计，在全球总数近 200 个联合国成员国中，有 130 个国家上空，北斗卫星的每天可见星数已经超过了美国 GPS。

卫星的数量是定位精度的重要保障，而随着2020年继续布网剩余卫星、且前期卫星陆续度过调试期正式服役，北斗的精度将进一步提升，彻底点亮全球。

北斗也成为美国 GPS、俄罗斯格洛纳斯之后第三个成熟的卫星导航系统，也使我国成为继美、俄之后，世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

相比友商，北斗的优势

除了覆盖率外，得益于后发，北斗相比其它几家还有几点优势。

一是采用三种轨道卫星组成的混合星座。

其它三家的卫星，都是在距地面 20000 千米左右的中圆卫星轨道上。

而北斗有 27 颗卫星处在中圆轨道，5 颗卫星处在赤道上空 35800 千米高的地球静止轨道；3 颗卫星处在地球同步轨道上。

高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。

二是北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

电离层会影响电磁波传播，是卫星导航定位的最大误差源，必须消除。

电离层的干扰与卫星信号频率相关，因而采用至少双频信号，可以构建电离层延迟修正模型最大限度去除这部分干扰因素，显著提升定位精度，三频则可以构建更复杂模型消除高阶影响。

2018年12月27日，北斗系统提供全球服务，全球定位精度达 3.6 米，亚太区域定位精度达 2.6 米，与目前的民用 GPS 相差无几，随着卫星数的提升，精度超过 GPS 指日可待。

三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

短报文这个可是北斗的独门绝活，也就是通过卫星实现天地双向通信，而其它三大系统都只能单向接收。

该功能意味着，北斗卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息，例如大洋之上、深山老林等特殊情况并没有任何手机信号，发生紧急情况时高轨北斗卫星可以及时与地面互动。

可不要小看简单的发短信功能，这对于远洋渔民来说这是救命的信号！大海里没有基站，通信全靠卫星！

尤其是远洋出海，信号差、定位难、通信难、救援难，GPS 仅有定位服务，面对大海捉襟见肘，真到了生死时刻 GPS 也就只能让渔民自己知道沉在哪，无法把这个信息传达出去。

至于军事卫星电话，这玩意太贵了，普通渔民搞不起。

而短报文对于军事行动的意义，更是无法形容。

未来广阔的前景

当然，后发有后发的优势，先发也有先发的好处。

卫星导航系统是个烧钱的玩意儿，前期千亿的投入不提，建成后仍需长期维持、持续投资，所以不能光靠国家补贴，最好是军民融合、从民用市场盈利。

经过几十年的布局和规模化应用，美国 GPS 在民用市场领先优势明显，各种导航设备基本都会兼容 GPS。

像我们手机里的射频单元成本中，也包含了美国 GPS 的专利费用。

**而越大规模服务价格就会越低，总收入却由于规模效应增加，进一步促进建一个更好的系统，形成良性循环。**这也是 GPS 能长盛不衰甚至快速迭代的根本原因。

按照欧洲全球定位研究中心的估计，2025年左右世界范围内的卫星导航定位设备需求量将超过 92 亿部，而年产值甚至超过 2680 亿欧元。

卫星导航设备和附加设备产值估计

这是个巨大的市场，其中又以亚太地区的增速最快，年增速可以达到 40% 以上，远超欧美的 10-20% 左右。

所以说，北斗提供全球服务，是北斗建设的一大步，也是北斗发展的新起点，迎来新机遇，面临新挑战。

1993年，没有自己导航系统的我们，被美国人强行逼停「银河号」。上月底，美国里根号航母到我国南海炫耀武力，结果被我方 7 艘军舰包围驱赶。

从流出的卫星图来看，北斗卫星导航系统让里根号航母无所遁形，只能乖乖接受我方「护航」，驱离南海。

26 年弹指一挥间，70 岁的新中国出发再向前，中国和中国人民正站在历史与未来的交汇点上。

我们走在大路上，身后是前人寄望的目光。

我们走在大路上，满怀豪情朝着太阳的方向。

我们走在大路上，脚踏人间正道、何惧世事沧桑。