揭秘北斗系统与GPS在中国应用背后的故事

发表时间: 2024-08-17 10:24

导读:

2020年六月二十三号,北斗三号卫星成功收官,这就意味着北斗系统已然完成了全球卫星导航的部署。

现在已经过去了四年的时间,GPS依然在中国大行其道

这是为什么呢?是不是北斗系统的技术不如人?

当然不是,就拿卫星最关键的精确定位来说,北斗系统的精度可以做到小于十米而GPS公开使用的民用码相比较较低,只有十五米到二十米

当然这还不算什么,北斗的抗干扰性更是优于GPS。

既然北斗系统如此优秀,为什么GPS却在中国的使用率很高?

被逼出来的北斗系统


北斗系统能够诞生,这还得追溯到1991年

这一年的海湾战争让全世界都大跌眼镜,开战之前,有众多的军事专家对这场战争进行了推演。

但结果战争的过程,并没有像任何一个专家推演的过程一样。

因为战争完全颠覆了之前的战争模式。

GPS作为一个卫星导航系统,担负起了眼睛的作用,将对方的派兵布局看的清清楚楚。

一场名外外科手术式的打击,将对手重点区域重点目标进行了清洗。

然后战争在短短的四十多天就结束了


想象中的钢铁洪流的对撞,炮战,步战,完全没有出现,美国呈现一种完全碾压式的打法

伊拉克军队十万人在这次战斗中伤亡,近九万人被俘,损失的装备更是不计其数,三百多架飞机,近四千辆坦克,以及一千五百辆装甲车等等

造成的直接损失更是达到了两千亿美元

反观美国带领的多国部队,伤亡四千多人,阵亡的人数更是只有不到三百五十人。

阵亡人数就算是加上非战斗死亡人数,也没有过五百

损失的装备一百架飞机,三十五辆坦克,相对于对方的损失几乎可以说是忽略不计。

面对这个结果,全球所有的军事专家都沉默了,都在想一个问题,战争居然还可以这么打?


完全是碾压式的打法,对方几乎是在眼皮子底下抵抗,拥有GPS的美国开启了上帝视角。

当然战争的费用也是惊人的,美国对外公布的战争开支是六百一十一亿美元,但很多人不相信这个数据,认为至少是七百一十亿美元

当然参与这场战争的其他国家,也为此支付了高昂的费用,大概有五百三十亿美元。

这一仗对全球所有国家都是一次刺激,所有国家都在重新思考未来的战争,并为此进行了军事变革。

当时间走到1993年的时候,又发生了一起震惊中外的事件——银河号事件。

美国凭借掌握着GPS的话语权,对一艘行驶在大海中的船舶,说关就关,完全不顾及船上船员的生命安全。


知耻而后勇,知弱而图强,知不足而奋进。

完全拥有属于自己的卫星导航系统,中国势必拿下。

从1994年开始,中国对北斗系统,开始了三步走战略。

第一步,设计一款符合中国要求的导航卫星,于是从1994年到2003年,中国的北斗一号从中国科学家的手里诞生。

当然这一步也仅仅是初步的摆脱了被GPS掣肘的威胁而已,要彻底摆脱还要有更长的路要走。

海纳百川,有容乃大。


这个时候,欧洲联合搞出了一套全球卫星导航系统——伽利略系统

中国本着三人行必有我师的道理,想要携巨款投资和欧洲一起开发。

结果人家钱要,但人不要。简单的说你可以投钱越多越好,但谈到技术门都没有。

俨然一副高高在上,连施舍都不愿意的态度。

其实说到底,欧洲的伽利略系统连半吊子都算不上,也不知道他们那里来的底气。

所有的路都堵上了,还能怎么办?


也只能拉开膀子自己来,于是中国的第二步稳稳的迈了出去,推进北斗二号卫星。

这个时候就出现了一个问题,卫星的通讯是需要卫星飞行的轨道,以及通信的频率。

轨道有限,频率更有限。

按照国际惯例,这些轨道和频率有着一个规则,先到先得。

而之前的轨道和频率大部分都被美国和俄罗斯占领,只剩下最后一段频率了。

这个时候,就需要北斗系统先发制人,抢在伽利略之前占领这段频率。

但难度很大,毕竟伽利略第一颗卫星比中国早了两年上去了,已经占领了轨道,但关键的一步是,他们没有开通频率。


这就给了中国一丝机会。

最终中国的北斗二号,不仅一颗卫星占领了轨道,而且还占用了频率

甚至在2018年的时候,做到了一年发射十发火箭,送上去十八颗卫星的壮举。

几代人的努力,总算是有了成果。

北斗系统的弱势和优势


2018年可以说是北斗大放异彩的一年,不仅一年发射了十八颗卫星,同样也是北斗三号开始提供服务的一年。

这也说明北斗系统的服务将全面提升,在这一年里欧洲做了一个市场统计。

美国的GPS系统占据全球的60%的市场,伽利略都能占据全球市场的25%,而中国的北斗系统仅仅占据了11%的份额

这块蛋糕留给中国的并不大,毕竟美国作为这种系统的发起者,有着天然的首发优势,伽利略经营的时间同样比中国要长。

精度问题。


在北斗系统组网的过程中,一直就有质疑北斗系统精度不高,当然了事实并非如此。

那么为什么在相当长一段时间里,北斗系统会被认为精度不高呢?

在很多人看来,卫星的精度高低不仅仅取决于卫星的技术,更在于地面各种基站

美国在很长时间里可以说是全球的霸主,所以在全球设立基站是相当容易的一件事。

既然GPS有全球的基站,那么精度自不必说。

其实情况完全不同,北斗的精度不在于全球设不设立基站,而是在于两种情况。

其一北斗系统使用了GEO和GSO卫星,其二北斗系统可以让卫星之间进行相互传递消息。


其他国家的系统,他们仅仅使用了MEO卫星实现全球定位的。

比如GPS应用了这款卫星,只能做到东西旋转,而且还是位于中轨道的卫星,所以一颗卫星覆盖的面积相对来说会小很多。

而北斗系统的整套设计是非常复杂的,首先是轨道位置,北斗系统的轨道比GPS的还要高,这就意味着一颗卫星所覆盖的面积会更大。

北斗卫星之间可以进行传递消息,这让每一颗卫星对全球都有着时时掌控的能力。

就这两个功能,已经将北斗的精度大大提高了。

北斗系统第二个优势。


北斗系统是全球首个使用三频发播的卫星导航系统,这就意味着北斗系统的通信手段更多,发播的速度更快。

其实三频发播的想法,最早是美国人首先提出来的。

但问题是,长久以来美国一直没有办法解决,三频发播时出现的相互干扰问题

美国最大的进步,也就是在研发过程中,推进了两频发播的能力。


再有就是,美国就算是已经研发出了三频发播的能力,但问题是GPS想要使用该能力,就需要更换卫星

所以GPS想要完全拥有三频发播的能力,至少得需要五年将所有的卫星更换一遍才行

那么三频发播具体有什么能力呢?

发播的能力变的更强,这会让北斗系统更加精确的掌握地面的信息,以至于在没有网络的海洋、沙漠等没有网络的地区,都可以定位到目标位置

除此之外,因为三频的路更多,这就让北斗有了向外界发送短文的能力。

对于发送短信的功能,很多人会认为这很鸡肋,卫星的功能就是全球定位,卫星向使用者发短信,发什么?


这肯定不会发你好,吃饭了吗?这类话。

这个功能得往深处想。

首先卫星如果自身查出有问题的话,他可以向地面的工作人员说明它哪里出毛病了,让地面工作人员想办法修一修

这是最简单的。

再有就是,实现两个目标点对点的通信

比如一艘渔船在大海上航行,突然看到了一大片的舰船,然后通过北斗就可以通知后方的人员,需要注意。


这个功能如果用在军事上,想想看能力大不大?

在一个完全没有基站的地方,看到了对方的情报,打开北斗系统把看到的沙漠,蓝天各种信息传输出去。

如果文字不能表达出内心的激动,还可以拍照片进行传输

这个功能强不强大?

就目前为止,全球拥有全球导航系统的国家,就只有北斗具备这种传输文字和照片信息的能力。

那么北斗既然如此强大,为什么中国还在使用GPS?


首先,GPS是最早的全球定位系统,有着先天的先发优势,各种设备都配合GPS进行了设计。

这就是所谓的设备生态圈,想要快速的将这个生态圈打破显然是不可能的。

其二,北斗虽然强于GPS,但两者兼容之后,都会优于两者,首先就是精度远远大于各方的能力。

这算是优势互补。

而且商业其实讲究的就是合作,你中有我,我中有你,才会有长足的进步。


全球定位系统继续发展下去,形成一个大合作局面,其实对各方都有好处。

对于用户来说也是一个非常好的局面,毕竟兼容之后的能力会高于原本各方的能力。

当然兼容归兼容市场还是需要的。

比如泰国就是北斗走出国门之后,首个安家的国家

在泰国打造的基站,同一个地区,北斗可以用五到六颗卫星为其提供服务,精度是普遍高于GP的S。


目前北斗使用的国家已经增加到了三十个,随着一路一带的推进,相信这个数据还会进一步增加。

不说别的,现在一百三十多个国家的首都上空,每天可以观察到的全球导航系统的卫星,北斗算是最多的。

以后随着中国在海外承接各大工程,北斗的设备也会出现在这些国家和地区。

当然中国北斗的强大,并不意味着一家独大的局面出现。

中国有着有容乃大的心,北斗也一样。