2020年6月23日9時(shí)43分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星,暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星,至此北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面完成。
那么,這是不是意味著,我們可以不再使用GPS了呢?答案是“部分可以”!
北斗導(dǎo)航是如何一步步發(fā)展到今天的
在全球的衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展史中,美國的GPS扮演著領(lǐng)路人的角色,1958年,美國軍方就做出了衛(wèi)星定位系統(tǒng)的構(gòu)想,經(jīng)過8年的論證研發(fā),1964年,一個(gè)名叫做“子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)”的衛(wèi)星導(dǎo)航誕生了,這就是GPS的前身。
隨后,GPS開始覆蓋全球,為全球提供定位導(dǎo)航服務(wù),但與此同時(shí),世界各國紛紛感覺到了危機(jī),使用GPS導(dǎo)航非常便利,但是,整個(gè)國家的網(wǎng)絡(luò)命脈交給了美國,安全性很成問題。于是我國也開始研發(fā)屬于自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)—北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
20世紀(jì)70年代,我國有了建設(shè)自己的導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃,但苦于技術(shù)和資金不到位,一直被擱置。直到1996年,軍事演習(xí)時(shí),GPS導(dǎo)航出現(xiàn)“異常”,才使我國加快了北斗導(dǎo)航的研發(fā)進(jìn)度。
經(jīng)過多年的努力和大量的資金投入,2000年我國第一顆北斗衛(wèi)星發(fā)射升空,國內(nèi)一片歡呼,但是也招來了他國的嫉妒。于是,就有了歐洲邀請(qǐng)中國參加伽利略計(jì)劃的事情。
我們迫切希望能夠獲得先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù),于是很快就與歐洲簽署了聯(lián)合開發(fā)伽利略技術(shù)合作協(xié)議,中方承諾投資2.3億歐元,并支付了7000萬歐元的“預(yù)付款”。
2005年我方提出讓歐洲提供“原子鐘”核心技術(shù),沒想到的是歐洲人立馬翻臉了,居然將中國踢出了伽利略計(jì)劃,讓我國感到了莫大的震怒,于是從此之后,中國徹底宣布退出伽利略計(jì)劃,并且開始全面研究自己的導(dǎo)航系統(tǒng),就是北斗導(dǎo)航。
中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)分為三步:
第一步,2000年建成北斗一號(hào)系統(tǒng),向中國提供服務(wù),同時(shí)積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)專項(xiàng)人才,研制一些地面應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備;
第二步,2012年,建成覆蓋亞太區(qū)域的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)及短報(bào)文通信服務(wù)能力;
第三步,2020年左右,建成由5顆靜止軌道和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),具備全球無源服務(wù)能力。
2020年6月23日上午,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星,暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星,至此北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署比原計(jì)劃提前半年全面完成。
目前這三步已經(jīng)全部完成,最后一顆衛(wèi)星也于2020年6月完成部署,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)開始為全世界提供服務(wù)。
在國內(nèi)完全可以使用北斗導(dǎo)航,放棄GPS了
衛(wèi)星定位是兵家必爭之地,稍微有點(diǎn)實(shí)力的國家都想分一杯羹,例如:美國、俄羅斯、中國、歐盟、印度等都在這個(gè)領(lǐng)域有所建樹。其中美國的GPS最為強(qiáng)大,最為成熟,我國的北斗導(dǎo)航發(fā)展最快,前景非常好。
北斗眼觀六路耳聽八方,指導(dǎo)國家命脈有序運(yùn)轉(zhuǎn),打破了美國GPS和俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的壟斷,絕對(duì)可以稱之為我國航天近20年來的最大成就之一!這個(gè)成就足以讓我們放棄GPS,使用自己的北斗導(dǎo)航。
在巴基斯坦, 北斗導(dǎo)航系統(tǒng) 已經(jīng)完全替代了GPS導(dǎo)航。
印度和巴基斯坦發(fā)生沖突,這兩個(gè)國家都在亞洲,都使用GPS導(dǎo)航,不同的是巴基斯坦還使用了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。
我們都知道,很多看著高大上的武器,一旦脫離了導(dǎo)航系統(tǒng),就會(huì)變成瞎子,根本找不到目標(biāo),又怎么摧毀呢?當(dāng)美國關(guān)閉了印巴區(qū)域的GPS后,印度的很多武器變成了瞎子,軍隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)力大受影響,騎士也備受打擊。
再看巴基斯坦呢?由于同時(shí)使用了中國的北斗導(dǎo)航,并沒有受到過多的影響,三個(gè)小時(shí),只用了三個(gè)小時(shí)就把印度軍隊(duì)擊退了。這次事件后,全世界看到了北斗導(dǎo)航的優(yōu)勢,北斗導(dǎo)航開始嶄露頭角。
南極考察隊(duì)證實(shí)北斗導(dǎo)航信號(hào)質(zhì)量和GPS相當(dāng)
2011年至2012年,中國南極考察隊(duì)從北京出發(fā),一路采集北斗和GPS的相關(guān)數(shù)據(jù),北至天津,南至南極昆侖站、中山站。
科研人員從信噪比、多路徑、可見衛(wèi)星數(shù)、精度因子、定位精度等多個(gè)方面,對(duì)比分析了北斗和GPS在不同區(qū)域的定位效果,結(jié)果表明:
- 北斗系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量總體上與GPS相當(dāng)。
- 45度以內(nèi)的中低緯度地區(qū),北斗動(dòng)態(tài)定位精度與GPS相當(dāng),水平和高程方向分別可達(dá)10米和20米左右;
- 北斗靜態(tài)定位水平方向精度為米級(jí),也與GPS相當(dāng),高程方向10米左右,較GPS略差;
- 在中高緯度地區(qū),由于北斗衛(wèi)星數(shù)較少、衛(wèi)星分布較差,定位精度較差或無法定位。
注意,這是2012年的數(shù)據(jù)對(duì)比,當(dāng)時(shí)僅有21顆衛(wèi)星,也就是第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),僅僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位,但還不具備全球定位能力,與GPS有差距很正常。
如今,北斗導(dǎo)航55顆衛(wèi)星全部部署完畢,已經(jīng)具備了全球定位能力,定位精度與信號(hào)質(zhì)量有了質(zhì)的提升,與GPS相當(dāng),甚至在亞太區(qū)域還要優(yōu)于GPS。
北斗導(dǎo)航在技術(shù)上可以替代GPS導(dǎo)航
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)總共有55顆衛(wèi)星組成,空間段計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成,包括5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。而美國的GPS只有24顆衛(wèi)星服務(wù)。在理論上,衛(wèi)星數(shù)量越多,定位效果越好。
北斗衛(wèi)星系統(tǒng)核心器部件國產(chǎn)化率達(dá)到了100%,目前星間鏈路、高精度原子鐘等160余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)已經(jīng)全部國產(chǎn)化,北斗系統(tǒng)28nm工藝芯片已經(jīng)量產(chǎn),22nm工藝芯片即將量產(chǎn)。大部分智能手機(jī)(除了蘋果外)均支持北斗功能。
北斗導(dǎo)航采用偽距的方法進(jìn)行定位,需要同時(shí)接收至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)。因 此北斗導(dǎo)航系統(tǒng)部署了55顆衛(wèi)星,確保任何時(shí)候都能夠接收到4顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)。
為了解決時(shí)鐘誤差、大氣層干擾等,采用了差分定位技術(shù),在地面建立基準(zhǔn)站,利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo),與觀測值進(jìn)行比較,從而得出一修正數(shù),并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后,與自身的觀測值進(jìn)行比較,消去大部分誤差,得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。這種方法可以把定位精度可提高到米級(jí)。
目前北斗導(dǎo)航全球服務(wù)可用性已達(dá)到99%以上,定位精度優(yōu)于10米,測速精度優(yōu)于0.2米/秒,授時(shí)精度優(yōu)于20納米,亞太地區(qū)性能更優(yōu)。
北斗導(dǎo)航完成組網(wǎng)后,在我國的確可以不再使用GPS,事實(shí)上在軍用領(lǐng)域早已經(jīng)放棄了GPS了。
實(shí)際上,很多地區(qū)和領(lǐng)域依然優(yōu)先選擇GPS
依然是印度和巴基斯坦沖突,盡管巴基斯坦已經(jīng)可以使用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)了,但是仍然優(yōu)先選擇了美國的GPS,在美國關(guān)閉GPS之后,不得已的情況下,才選擇了中國的北斗導(dǎo)航。這說明,在巴基斯坦眼中,GPS才是真正的世界級(jí)導(dǎo)航系統(tǒng),北斗只是備胎。
再如我們的智能手機(jī),同樣是優(yōu)先選擇GPS,北斗是輔助,是備用。而且這種現(xiàn)狀不僅僅在巴基斯坦,還包括國內(nèi)和其他海外國家。這是為何呢?
- 首先就是競爭,北斗導(dǎo)航和GPS系統(tǒng)互相比較,北斗系統(tǒng)尚未成熟,很多方面還有些遜色。這是歷史原因,畢竟GPS已經(jīng)有幾十年的使用經(jīng)驗(yàn)了,整個(gè)大環(huán)境還是優(yōu)于北斗導(dǎo)航的。
- 其次,要想讓人們接受北斗導(dǎo)航,就必須在技術(shù)上,服務(wù)質(zhì)量上超越GPS,這絕對(duì)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。而這項(xiàng)挑戰(zhàn)除了需要技術(shù)、人才、資金外,還需要時(shí)間。
- 最后,無論北斗系統(tǒng)如何優(yōu)秀,如何可靠,始終是后來者,在衛(wèi)星定位領(lǐng)域,GPS始終是領(lǐng)路人,是燈塔,更何況美國還擁有這強(qiáng)大的科技和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。
我們唯有努力發(fā)展,首先從自身上擺脫對(duì)GPS的依賴,用事實(shí)證明北斗導(dǎo)航的實(shí)力,才能逐漸擴(kuò)大北斗導(dǎo)航的使用范圍,才能逐漸占領(lǐng)市場,因此北斗組網(wǎng)成功了,但是挑戰(zhàn)仍為結(jié)束。
北斗導(dǎo)航與GPS有哪些區(qū)別呢
北斗導(dǎo)航:
共55顆衛(wèi)星(包括工作衛(wèi)星、備用衛(wèi)星、定位衛(wèi)星),地面控制中心、北斗用戶終端組成。
向用戶提供全天候、24小時(shí)的定位服務(wù),工作原理采用雙星定位,以2顆在軌衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心,以測定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑,形成兩個(gè)球面,用戶終端位于兩個(gè)球交線的圓弧上,地面中心也提供一個(gè)以地心為中心的球面,然后通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出交叉點(diǎn),從而得到用戶的位置和相關(guān)數(shù)據(jù)。
GPS系統(tǒng):
24顆衛(wèi)星,地面上一個(gè)主控站、3個(gè)數(shù)據(jù)注入站、5個(gè)監(jiān)測站、用戶端的GPS接收機(jī)。
GPS定位采用空間被動(dòng)式原理,在監(jiān)測站安置GPS用戶接受系統(tǒng),以各種可能的方式接受衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào),然后再有計(jì)算機(jī)算出位置、方向、時(shí)間、速度等數(shù)據(jù)。
北斗導(dǎo)航擁有55顆衛(wèi)星,GPS擁有24顆,理論上,北斗導(dǎo)航比GPS定位更加精準(zhǔn)。因?yàn)橐瓿啥ㄎ恢辽傩枰i定住4顆衛(wèi)星,而多出來的那些衛(wèi)星可以提高定位的精準(zhǔn)度和完好度。
總體來看北斗與GPS有以下幾個(gè)區(qū)別:
- 覆蓋范圍:北斗導(dǎo)航和GPS都已經(jīng)覆蓋全球,北斗導(dǎo)航側(cè)重亞太地區(qū),GPS側(cè)重美國及周邊區(qū)域;
- 定位原理:北斗采用主動(dòng)式雙向測距導(dǎo)航原理,地面中心負(fù)責(zé)計(jì)算,GPS采用被動(dòng)式單向測距導(dǎo)航原理,各具優(yōu)點(diǎn)。
- 定位精度:北斗導(dǎo)航已經(jīng)達(dá)到了車道級(jí)的定位標(biāo)準(zhǔn)。美國GPS定位精準(zhǔn)度民用精準(zhǔn)度在10~20米左右,美國軍方的精準(zhǔn)度在0.1米以內(nèi),此外,在亞太地區(qū),北斗定位更具優(yōu)勢,因?yàn)楸倍穼?dǎo)航在亞太地區(qū)額外增加了5顆衛(wèi)星。
- 時(shí)效性:北斗一號(hào)將定位數(shù)據(jù)發(fā)到地面中心,地面中心算出數(shù)據(jù)再發(fā)到用戶,而GPS直接由用戶算出數(shù)據(jù),因此時(shí)效性上GPS更具優(yōu)勢;
- 北斗導(dǎo)航具有定位和通訊的雙重作用,短文發(fā)送功能是GPS不具備的。
北斗導(dǎo)航的重要意義
北斗導(dǎo)航功在當(dāng)代,利在千秋。
北斗導(dǎo)航可以不間斷、高精度、全方位、安全地為我國的軍事、航空、航海、救援、民用等提供服務(wù)。
安全是最關(guān)鍵的元素,人民生命財(cái)產(chǎn)、國家領(lǐng)土完整,都需要人民軍隊(duì)保駕護(hù)航。而北斗就是人民軍隊(duì)的眼睛,有了一雙千里眼才能夠看得更清楚、更準(zhǔn)確,也才能保證自己的信息不會(huì)泄露。
如果使用GPS,試想一下,背后有一雙眼睛一直在看著我們軍隊(duì)的部署,行進(jìn)路線,行進(jìn)速度,頓時(shí)感覺后背發(fā)涼啊!
北斗導(dǎo)航在具體應(yīng)用上,主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
- 軍事:提供高精度、全方位的定位、準(zhǔn)確定位武器裝備,移動(dòng)目標(biāo),可以通過北斗系統(tǒng)調(diào)配軍事力量,巡航導(dǎo)彈,戰(zhàn)斗機(jī),坦克,地面部隊(duì),等在導(dǎo)航的配合下戰(zhàn)斗力會(huì)成倍的上升;
- 航海、航空:有了北斗導(dǎo)航的全方位、全天候、高精度的定位服務(wù),可以準(zhǔn)確地知道船只,飛機(jī)的準(zhǔn)確位置,給飛行中的飛機(jī),航行的船只提供導(dǎo)航服務(wù);
- 救援:在荒漠、戈壁、森林、手機(jī)沒有信號(hào),無法呼救,只有通過導(dǎo)航系統(tǒng),北斗導(dǎo)航有一個(gè)短信功能,可以通過文字描述,讓救援人員更好的了解到周圍的環(huán)境、人員的現(xiàn)狀,更加準(zhǔn)確快速的實(shí)施救援;
- 民用:民用車輛、手機(jī)、地面建筑、交通等的定位導(dǎo)航,人們的出行更加方便,民用更是一個(gè)巨大的服務(wù)領(lǐng)域,大大的增加了北斗導(dǎo)航的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,同時(shí)提供了大量的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的就業(yè)崗位。
北斗導(dǎo)航對(duì)我國的戰(zhàn)略意義是十分巨大的,在未來會(huì)更加突出。
問答總結(jié)
中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng),已經(jīng)可以為全球提供導(dǎo)航服務(wù),接下來就是進(jìn)一步完善精度問題。在國內(nèi)完全可以單獨(dú)使用北斗導(dǎo)航,放棄GPS。
在亞太地區(qū),北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度也是優(yōu)于GPS的,因?yàn)楸倍穼?dǎo)航的衛(wèi)星在亞太地區(qū)多增加5顆定位衛(wèi)星,用來提高精確度。
現(xiàn)在仍然很多地區(qū)使用GPS,因?yàn)楸倍废到y(tǒng)尚未成熟,很多方面還有些遜色;再有就是先入為主的意識(shí),認(rèn)為GPS一定比北斗導(dǎo)航要好。
北斗導(dǎo)航組網(wǎng)成功后,在定位效果、信號(hào)質(zhì)量上和GPS相當(dāng),但是要想完全成熟,并被市場和海外接受,仍然需要很大的努力。
我是科技銘程,以上是我的回答,希望可以幫到您,如有不妥之處,敬請(qǐng)批評(píng)指正!