大航海時代中人們離開了熟悉的陸地和近海，開始向大海的深處進發，開啟了浩浩蕩蕩的遠洋之旅，但遠洋航行向來不是一個簡單的事。面對著一望無際的海洋，除了飲食外，擺在人們面前的還有一個嚴峻問題，如何確定自己在海上的準確位置。
這個問題曾經困擾著航海家多年，在近海還好一點，岸邊通常都有燈塔會指引航行到船隻，走上正確的道路，但在遠洋就不一樣了，四周都是大洋海水。幾個月中缺乏參照物，即便是經驗老道的船長，也不敢肯定自己就在正確的航路上。因此，即便麥哲倫完成了環球航行確定了地球是圓的，但此後依舊有眾多的航海士迷失在大海之中，於是 一個解決該問題的概念，開始被人們提出，那就是 導航。
事實上，導航是一個貫穿古今範圍十分廣泛的概念。中國古代的羅盤、指南針、牽星術，同樣也是導航的概念之一，但這些都是比較粗糙的概念，真正服務人類的現代導航，得從一顆衛星說起。
1957年10月蘇聯的第一顆人造衛星上天，促使美國快速發展自己衛星事業，在觀測衛星的時候，美國的羅普斯金應用物理實驗室的科學家，就發現了衛星能夠實現導航導向的作用，為了解決美國海軍北極星核潛艇，需要精確定位的問題。
1964年美國制定實施了「子午儀」衛星導航計劃，並且取得了成功。這個由6顆衛星組成的星網，後來成為了美國海軍最重要的武器，為當時的美國海軍任務提供了堅定的支持。
但這個系統的衛星太少，定位精度的缺陷不斷暴露出來，還無法提供可靠的實時定位。戰略價值不斷一降再降，於是在20世紀70年代，美國陸海空三軍制定了tinmation計劃。這是新一代的全球定位網計劃，計劃發射了12顆到18顆全球衛星，為美國軍事提供一個準確的定位系統。此後，為了發揮該定位系統的最大作用，在美國聯合計劃局的牽頭下，美國交通部 北約 國防製圖局和澳大利亞代表相繼加入。經過20餘年的研究實驗，共耗資300億美元，等到了1994年的時候，美國發射的人造衛星數目提升到了24顆，形成了一個向全球各地全天候。提供三維位置和三維速度的導航定位系統，而這就是我們如今應用最廣的GPS系統，它成為了往後世界各地，不可或缺的導航輔助工具。
GPS系統設計的初衷
毫無提問就是服務美國軍方的，它帶來的影響特別大。
1990年到1991年的第一次海灣戰爭中，美國裝備的GPS系統相對於傳統的定位系統，擁有著極為精確和方便的性能，這引起了世人的矚目。也讓美國的戰略方針得到了更好的實施。當然，這樣的設備開發出來後，肯定不僅僅只在軍事領域使用。GPS系統後續中被拆分為軍用領域和民用領域兩大模塊，但最初的民用GPS在精度上和軍用差距特別大，效果作用一般。
1983年韓國007號客機導航系統故障，導致誤入蘇聯領空被擊落後，就興起了開放民用精度的呼聲。2000年以後，美國宣布在不妨礙國家安全的前提下，提高民用GPS的精度 開放10米級的GPS。2008年以後，才徹底實現了軍碼和民碼的分離，讓民用GPS的精度得到了有效的提高，於是一場圍繞GPS產業的發展浪潮，就此興起。
21世紀以後汽車行業的發展和手機的普及，讓全球定位系統的市場變得無比遼闊。中國在2005年底的時候，雖然擁有著3000萬輛的汽車總數，但有車載導航設備的車輛不足10萬輛普及率不到1%，而同時段的日本汽車車載導航安裝率已經高達59%。歐美國家的車載導航安裝率也有著25%。但4年後，中國汽車GPS導航系統的終端銷售額就達到了100億元。
2019年，中國關聯導航的產業總值達到了3000多億元，深刻說明了中國GPS市場的寬闊，而在手機領域，在2010以後手機大致上都有安裝有GPS系統，這同樣是一筆客觀的銷售額，很多人不懂得GPS系統是如何收費的。事實上，它雖然是美國免費向公眾提供的，但GPS的終端設備不管是車載導航還是手機，在晶片製造中 就需要藉助美國專利。因此雖然是免費，但購買終端的時候。實際上，已經向美國付了一筆費用，以中國龐大的市場每年都會向美國支付難以預料的專利費。
不過GPS的初衷畢竟是為了服務美國軍方，在和平年代還好說，但到了戰爭時期缺乏定位系統的影響十分重大。同時為了規劃自己的市場，保障自己國家的信息隱私，許多國家在後續中都研發出屬於自己的定位系統。就比如我們中國，在21世紀後，就開展了一場浩浩蕩蕩的造星運動。最終組合了一個屬於中國的定位系統，北鬥導航系統。
在現在這個汽車滿地跑的年代中，你是否有想過沒有GPS系統的生活，相信對於經常跑外地的朋友來說，這肯定是一個噩耗。但這樣的情況，中國在27年前還真經歷過。
1993年，在印度洋行駛的銀河號就受到了無端指責，並在後續中被關停了GPS，導致該船隻在印度洋漂流了3周。甚至因為缺乏位置信息，甚至沒有人找得到他們 提供幫助，也就是這件事，給了中國人很大的觸動，推動著中國擺脫對GPS的依賴，和發展自己定位系統的決心。
衛星導航是怎麼獲取位置的呢
想要獲取使用者的位置，它至少需要3顆衛星，這些衛星會不斷對導航設備發射信號，通過 一發一收之間的時間差，再乘以電磁波的傳播速率（光速），也就可以計算出使用者和衛星之間的距離。
具體來說，1個導航衛星，使用者和導航衛星就會形成一個球面，使用者就是這個球面的一個點，當有2個導航衛星的時候。兩個球面相交就會形成一個圓周。使用者會成為相交圓周上的任何一點，和衛星之間相互傳遞信息。當有3個導航衛星的時候，三個球面的圓周就會形成兩個相交點，使用者會處於這兩點之間的直線上，通過計算，衛星就能夠得知使用者的地理位置。而這就是導航衛星的秘密，是衛星導航最基礎的 「三球交會定位原理」。
而這只是一個區域的衛星定位，想要滿足全球的定位服務，環繞地球的衛星要越多越好，因此美國的GPS和俄羅斯的GLONASS系統，導航衛星數量都達到了24顆以上，但衛星發射得多，也就意味著成本更多，同時後續還有大筆的維護費用。對於上世紀90年代的中國來說是一筆巨大的開銷，同時中國當時的航天和導航技術也相對落後，想要組建美俄那樣的導航系統，幾乎就是一個不可能實現的夢想。
也就是在這樣的艱難條件下，兩彈一星的功勳 陳芳允和團隊基於中國的國情，設計出了「雙星定位系統」和三星定位系統不同的是。
雙星定位系統在地表，會設置了一個地面控制系統，利用地面控制系統，控制中心 衛星和用戶三者之間的交互，計算出該用戶當前的位置，這就能夠以發射較少數量的衛星，實現了位置定位的作用。
這個設想對於當時一窮二白的中國來說特別重要，經過反覆論證 最終在1994年獲得立項，並開始了持續6年多研發。
2000年中國發射了2顆地球靜止軌道衛星，建成了「北鬥1號系統」，這個系統將服務整個中國地區為用戶提供定位 授時等功能，成功打破了中國在該領域的空白。
不過，北鬥1號系統建成後雖然取得了開門紅的成績，但相比於當時已經十分成熟的GPS系統，北鬥的性能太過簡易，因此如何拓展北鬥的功能成為了科學家的難題。事實上北鬥2號系統的籌備，過程並不是特別順利，這個系統的建設需要衛星需要飛到一個獨特的區域，那就是中圓軌道衛星，它是實現全球定位的關鍵，美國GPS和歐洲伽利略系統，就在這裡布控許多的衛星。
不過這個軌道距離地球比較遠，也就意味著 想要實現該區域的穩定覆蓋，就需要發射足夠多的衛星，但當時中國的衛星發射尚未成熟，如果全部使用在中圓軌道風險太大，同時衛星系統需要一個核心部件。那就是原子鐘，北鬥一號中國使用的原子鐘是從瑞士進口的。
但到了北鬥2號的時候，合作卻被迫中斷，這就意味著 中國想要建設北鬥系統需要籌備新的衛星軌道規劃，和實現原子鐘的自主研製。為此中國科學家日以繼夜在實驗室中研究。
經過多年努力，最終才設計出了一種中圓軌道衛星和傾斜同步軌道衛星的新式軌道，同時也完成了原子鐘的自主研製。最終才讓北鬥計劃沒有被迫夭折。
於是，從2010年起西昌衛星發射中心就變得特別熱鬧，在之後的3年中這裡共發射了14顆的導航衛星。截止2012年底，北鬥衛星的新系統組網成功，這也就是我們的「北鬥2號系統」，整個亞太地區都被它覆蓋。
這時候，距離建成中國自己的定位系統就只差一步。2009年「北鬥3號系統」建設啟動為了不再受制於別人，中國開始對其組成部件進行研製和設計，隨著中國工業水平的提高，這些部件逐漸能夠被中國製造出來。我們也才真正意思上完成了導航衛星的「中國造」，其次中國航天技術的快速成熟，也讓火箭發射技術不再成為短板。於是從2017年開始，30顆的衛星被陸續發射上空，2020年6月23日，北鬥3號最後一顆全球組網衛星發射成功，宣告著北鬥導航系統的全球布局，正式完成。！
也就是在這時候，北鬥全球定位系統才算真的名副其實成為聯合國導航委員會認定的供應商，也成為全球第三個成熟的衛星導航系統。其實細想這20多年的努力，中國一路走來真的並不容易。期間，我們受到了很多的刁難和困難，好在的是，中國人最不怕困難和打壓，有這麼一股中國韌勁，讓我們突破了別人的技術封鎖，最終實現了這個偉大目標。
很多人以為世界上，只有GPS這麼一個定位系統。但這是不對的。事實上，全球共計有4大主流衛星導航系統。他們分別是俄羅斯的格洛納斯系統、歐盟的伽利略定位系統、美國的GPS系統，和中國的北鬥衛星導航系統。這四大衛星系統的建成都特別不容易，因為它們一個個都是燒錢的大戶。
俄羅斯的格洛納斯系統是前蘇聯的產物，2007年才開始正式運營，但經濟困難的緣故在軌可用衛星比較少，不能夠單獨組網。
歐盟的伽利略系統目前還並不成熟，由於缺乏私營企業的資金，至今還沒有投入運營，原本預計投入70億歐元，但據說目前上升到了上百億。導致資金運作出現問題，就是最成熟的美國GPS。
從上世紀70年代，也先後投入了200億美元的資金，如果不是因為後來壟斷了全球服務，也有可能會導致破產。
而在燒錢這一塊，我們中國的北鬥系統也不遑多讓。同樣經過26年的耕耘，中國耗費了大量的人力物力，發射了55顆導航衛星，這才建設完成。但針對這個情況，就陸陸續續有人提出這麼幾個問題。首先就是中國的北鬥雖然建成了，但人們的定位系統依舊使用GPS，所以有人開始質疑，美國GPS都那麼成熟了，有沒有必要花大錢建設北鬥。其次，北鬥導航到底是用在了什麼地方，也成為了人們好奇的地方。
首先向來談談中國有沒有必要自建導航
答案是必要的。因為實際上無論是GPS還是其他定位系統，其實都可以隨時關閉信號。在戰爭年代中，缺乏定位導航的後果是難以想想的，它就如同盲人摸象，總會慢別人一步。同時社會生產也離不開導航系統，因此不管是為了國家主權 安全，還是為了發展利益，中國都必須研製自己衛星導航系統。
而在應用方面，花那麼多錢建設的北鬥系統自然並不是擺著好看。事實上，它如今已經深刻影響了中國人生活的每個方面。
首先為何大家會覺得都在使用GPS，是因為GPS是全球定位系統的英語簡稱。但這個名字被美國導航佔用，並且它確實是這方面最早成熟的應用，所以很多人理所當然就將它當成了美國定位系統。但事實上，中國已經有超過70%的手機定位使用了北鬥系統，這樣的手機多數都搭載了北鬥和GPS的晶片。但在定位時，手機會選擇信號較強的多顆衛星進行混合定位。因此，你使用的定位服務多數情況下是交給北鬥執行的，如果你手機上的定位系統叫做「位置服務」，那它更是單獨使用北鬥定位系統的。
其次北鬥在現實的應用也有很多，並且體現在各個領域之中以沿海漁民為例，北鬥導航系統是他們重要的守護神，北鬥首創的短報文功能，能夠在無信號的海域進行通訊，讓漁民能夠跟家裡人報平安。也能夠傳遞救援信息，共長達1200字的通信容量，它將是漁民最重要的安全保障之一。
而在中國的農業地區，目前無人駕駛的播種機特別流行，這種播種機多數採用北鬥定位功能，因為北鬥的定位功能，給予了它高精度的作業效率。它會給予北鬥導航，自主沿著預設路線工作。據統計，使用該系統的播種機，每千米的播種偏差不超過2釐米，每一畝的出苗率都能提高十分之一，成為了許多農民十分重要的生產工具，目前在新疆沙灣縣就十分常見。
而在2018年湖南株洲開通的智軌A1線，也是一條完全使用北鬥系統的交通工具。它能夠通過北鬥導航進行智能信號控制，實現無人駕駛的情況，只不過目前為了安全配備了司機進行鳴笛提醒。同時之前的抗疫中的火神山和雷神山測繪，到無人機防疫消毒。再到後來的珠峰測高，其實都是中國北鬥在發揮作用。
國際搜救也是北鬥的重要功能，在水文監測、氣象測報，救災減災和搜救方面，北鬥也能夠實現信號反饋，大大增強獲救的可行性。同時在國際應用合作商，目前國產的北鬥基礎產品，已經出口到了120個國家。在東協 南亞 東歐 西亞和非洲等地，取得了不少的訂單和應用。
但要說最重要的其實是北鬥的建成，它將拓展中國衛星導航和服務產業的發展，目前中國該領域的產值達到了3450億。並且在逐年攀升，中國北鬥將會負責服務這些產業，保障這些產業的生產安全和發展。同時也會慢慢替代美國的GPS，避免被別人卡脖子。
那麼，為何北鬥系統做出了那麼多成績，我們會覺得北鬥沒有什麼存在感呢？其實主要原因就是因為北鬥導航系統是今年才算建設完成的，它的概念還沒有真正的深入人心。我們不可否認，GPS在應用上的成熟，但也請給北鬥系統一點時間，以後的它，作用肯定不遜色於GPS。