全球卫星定位精度差距揭秘:中美俄三国定位技术对比

发表时间: 2024-08-14 00:03

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2020年6月,北斗卫星组网成功,中国卫星定位精度再一次走在世界前沿。

如今已经有4年的稳定运营,期间备受国际军事机构关注,尤其对西方国家来说威胁很大。

对比世界各国卫星精度差距,美国卫星0.1米遥遥领先,俄罗斯1.5米,中国是多少呢?

美国GPS,起步早发展快

我们必须承认,美国的全球定位系统,几乎是世界公认的卫星导航第一。

美国的卫星定位导航系统,就是我们常说的GPS,早在上世纪就投入运营了。

在卫星导航系统中,定位精度可不是闹着玩的,它能直接决定其军事的应用价值。

打仗的时候,精度高的导航,可以为更先进的导弹提供定位服务。

如果导航不给力,定位精度低,导弹就可能偏离目标,出现打不中目标的情况。

而美国GPS的定位精度高达0.1米,但是光看数据,很多人并没有清晰的概念。

这里所说的0.1米,相当于将目标定位在一个直径只有10厘米的圆圈内。

也可以简单理解为是指哪打哪,别小看这0.1米,这已经是不起的成就了。

而且美国GPS之所以能有如此惊人的精度,背后是几十年的技术积累和巨额投入。

第一代美国GPS卫星

上世纪70年代,美国军方就开始规划建设全球定位系统。

经过20多年的细心打磨,终于在90年代初建成了覆盖全球的GPS系统。

最初的形态是由24颗卫星组成,在地球上空2万多公里的轨道上运行。

通过卫星之间的精密配合,从而实现对地面目标的高精度定位。

GPS系统一经推出,就在军事领域引起了轰动,或许美国也没想到,他们竟然在战争中向全世界“秀”了一把,让各国看到GPS在军事领域的重要性。

1991年,海湾战争爆发,美军利用GPS导航,实现了对伊拉克军事目标的精确打击。

整场战争仅用几个小时就结束了,美国方面直接给伊拉克来了个降维打击,连还手的机会都没有。

再后来,GPS才慢慢在民用领域开放,应用范围不断扩大,成为全球卫星导航市场的主导者。

我们现在用的手机导航,很多都还是基于GPS服务套件的应用,这在世界也是主流。

近十几年来,其他国家一直尝试突破美国卫星导航的垄断地位,可惜未能如愿。

毕竟美国也在不断投入巨资,对GPS卫星进行更新换代,保持自家技术的领先优势。

而且美国还建立了一整套地面监控系统,可以对卫星的运行状态进行实时监测。

在这情况下,任何一台卫星出现故障,或是遭遇袭击,美国军方单位都能在第一时间得知。

俄罗斯格洛纳斯

除了美国的GPS,俄罗斯的格洛纳斯系统也在世界占据一席地位。

不过这套系统有苏联的血液,只是俄罗斯有幸继承,曾经一度辉煌。

我们知道,冷战时期,美苏两国都在太空领域进行过激烈的竞争。

只可惜俄罗斯占据的轨道距离地球表面比较远,精度不能与美国相提并论。

如今格洛纳斯的精度却只能达到1.5米,不过发展路线十分曲折,其中的故事,可以追溯到上世纪70年代。

那时的苏联,作为与美国争霸的超级大国,自然也不甘落后于美国。

于是,苏联也开始着手建设自己的卫星导航系统,这就是格洛纳斯的前身。

苏联的科学家们日夜奋战,终于在80年代初建成了格洛纳斯系统的雏形。

这个系统由24颗卫星组成,与美国的GPS不相上下,在当时,格洛纳斯的定位精度也达到了0.5米左右,虽然不及美国的0.1米,但也算是一个很厉害的成绩。

然而好景不长,随着苏联解体,格洛纳斯的研发进度几乎停滞。

由于资金投入不足,整套系统的维护受到严重影响,随着时间的推移,早期的卫星开始老化,故障频发,整套系统的性能急剧下降。

进入21世纪后,俄罗斯虽然接过了格洛纳斯的接力棒,可是经济实力不足,对系统的维护和升级力度远不如美国。

随着老旧卫星的退役,新卫星发射速度的减缓,格洛纳斯的卫星数量一度跌至最低点,系统的覆盖范围和服务质量大幅下降。

更令人唏嘘的是,格洛纳斯的定位精度也从昔日的0.5米下降到了现在的1.5米。

这意味着,格洛纳斯在定位目标时,误差范围可能达到1.5米,这在军事领域是一定不能接受的。

先不说导弹误差的问题,一旦导航系统出现故障,很可能炸到自己人,那麻烦就大了。

不过格洛纳斯在其他领域依旧发挥着重要作用,至少可以为民用单位提供服务。

中国北斗:后起之秀逆袭

中国起步比较晚,但是后来居上,北斗卫星导航系统已经远超俄罗斯。

根据官方数据来看,我们的定位精度达到了惊人的0.2米,可以美国掰掰手腕。

至于为什么中国要发展北斗系统,背后也是一把辛酸泪。

过去几十年,我们一直依赖美国的GPS,当年“银河号”事件一出,我们第一次尝到了被垄断的滋味。

考虑到卫星导航是一项关乎国家安全的关键基础设施,我们只能自己研发一套,才能做到不受限于西方。

上世纪90年代,中国就紧锣密鼓的开始了北斗系统的研究。

时隔多年,终于在2012年实现了区域覆盖,并在2020年实现了全球组网。

期间,中国科研人员攻克了一个又一个技术难关。

包括卫星导航专用芯片,高精度原子钟等关键器件,全都是咱们自己造。

现如今,北斗系统已经全面推广,很多国家都在使用。

整套系统由35颗卫星组成,包括5颗地球静止轨道卫星,27颗中圆地球轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星。

虽然与美国GPS的0.1米还有一定差距,但也足够军事领域应用。

参考资料:大众网——青岛加快应用北斗卫星导航 测度精度达0.2米/秒