中國的北鬥衛星導航系統,目前跟美國GPS還有多大的差距

上世紀五十年代，美蘇在冷戰時期在政治、軍事和科學領域進行了一系列的競賽，促進了軍工業以及科技的高速發展。比如，1957年，蘇聯率先向宇宙發射了第一顆人造衛星，美國立刻感受到了緊迫感，開始制定本國的航天發展計劃，最終實現了「載人登月」的壯舉。

幾十年過去了，蘇聯解體後，長久的積澱讓美國一躍成為全球頭號強國，憑藉著全球定位系統，美國在衛星定位領域更是世界的領導者。GPS也從軍用拓展到民用，面向全世界開放, 為無數用戶提供了重要的定位能力。

偉大的鄧小平同志曾提出「科學技術是第一生產力」的重要論斷，如今中國也越來越重視科技的建設與發展，追求在高新領域的技術突破，不僅在不少領域打破了西方國家的壟斷，甚至還實現了彎道超車。中國也擁有屬於自己的衛星定位系統，那就是 「北鬥」導航系統。不過這款定位系統與美國的GPS相比較起來，還非常的「年輕」，差距是肯定有的，那麼到底還有多大的差距呢？

美國GPS強在哪兒？

全球定位系統是一種空間導航系統，由24顆衛星組成，這24顆衛星每12小時繞地球一圈，以兩個不同的L波段頻率L1和L2連續播放全球定位系統信號。除全球定位系統衛星外，該系統還包括一個全球衛星控制網絡和全球定位系統接收器，這些接收器獲取全球定位系統信號並將其轉化為定位和定時信息。GPS提供了多項服務，包括高度精確的三維位置信息、精確的速度和授時服務，並可供全球無限量的軍事、民用和商業用戶使用。

GPS確定用戶位置的基本原理很簡單。GPS接收機被安裝在手機上，當用戶與三顆GPS衛星的距離和衛星位置是已知的，就可以應用著名的三角測量製圖程序來確定用戶的位置。接收機將位於三個球體的交點上；每個球體的半徑為一個接收機與衛星的距離，並以該特定衛星為中心。理論上，需要三顆同時跟蹤的衛星的距離及其坐標。

定位信息是經由GPS信號處理後的結果。最初，由於衛星星曆的不確定性、大氣狀況、接收機的質量參差不齊等情況，全球定位系統的測量容易產生一些誤差。經過長時間的試驗與改良，GPS已經能夠計算出更精確的位置。接收機的位置也可以在以後的GPS軟體處理過程中進行修正，可以將定位精度大大提高，誤差控制到1米以內。

如今GPS的定位功能非常強大，民用GPS的精度可以達到5米左右，軍用精度則更高。為了進一步提高GPS的定位精度，美國還開發了GPS相對定位方法，設計了現代化的GPS信號，並將在近期內投入使用。在這種情況下，定位精度水平將提高到以釐米計算。

其次，GPS的發展歷史悠久，覆蓋率極為廣泛，高達98%，它已經服務於世界上大多數國家的用戶，知名度相當廣泛。截至2019年2月，全球定位系統共有31顆人造衛星，其中27顆在某一特定時間使用，其餘分配為備用衛星，更多的退役衛星在軌並可作為備用。超過24顆的額外衛星通過冗餘測量提高了GPS接收器的計算精度。隨著衛星數量的增加，GPS為未來的可靠性和可用性將會進一步提升。

你對中國「北鬥」了解多少？

「北鬥」計劃於1994年正式啟動，一直被稱為「中國有史以來規模最大的航天計劃」。僅在過去的兩年半時間裡，就有來自400多家研究機構和企業的30多萬名科學家和工程師參與其中。

「北鬥」的總設計師楊長風在央視面向觀眾說：「中國現在正在從航天大國走向真正的航天強國。」 經過幾十年的努力，隨著第35顆衛星到達地球靜止軌道，我國終於在2020年完成了「北鬥」衛星導航系統的建設。

北鬥導航衛星系統是中國自主研發的，目前已覆蓋全球，世界上一半以上的國家都在使用該系統，其導航產品已出口到120多個國家。全球用戶都能夠獲得其對現代經濟至關重要的高精度定位、導航和定時服務。

「北鬥」比起GPS還有多大的差距？

「北鬥」衛星系統的規模已經超過了GPS，並逐漸挑戰GPS長久以來的優勢地位。截至2020年6月底，「北鬥」系統的衛星數量已經超越了GPS，共有35顆人造衛星在運行，而GPS只有31顆。

美國方面顯然也認識到了這一點，他們對於「北鬥」也表現出了更多的關注度。中國「北鬥」定位系統的崛起，並不是簡單地在與美國的競爭中多了一項定位服務，而是戰略上的挑戰。

不過，說「北鬥」是世界上名列前茅的全球導航系統是沒有問題的，但它與美國的GPS導航系統相比仍然有著不小的差距。最重要的一點就是，儘管北鬥導航系統的衛星數量不輸GPS，但它的穩定性相較GPS導航系統來說卻更低。

從精度上來看，目前「北鬥」衛星導航系統的定位精度約10米，測速精度是0.2米每秒，這一數據無法超越GPS。另一個明顯的缺陷就是知名度，在「北鬥」還如同幼嬰在襁褓中成長時，美國的GPS技術已經趨於成熟了，所以在宣傳和覆蓋度上差異明顯。全球許多國家的用戶已經習慣使用GPS，他們或許有著「先入為主」觀念，不願意換掉GPS去嘗試一款全新的替代產品。所以，距離「北鬥」真正超越GPS，落實到千家萬戶，任重而道遠。

不過我們完全不用感到失落，因為造成這一差距的本質原因還是「北鬥」誕生的時間太短了，年輕也就意味著它投入使用的時間尚且不長，所以在使用頻率和誤差測試等方面是不及GPS的，科研團隊所累積的實踐經驗也比較少，它的改進和完善需要經過更長時間的檢驗。而且我國的「北鬥」導航系統也存在著不少GPS所沒有的優勢，比如它的對於國產手機的適配性更強、誕生較晚本身蘊含的技術會比GPS更加先進等。

結語

在不久的將來，北鬥系統將進一步優化其服務性能，擴展服務範圍，增強連續穩定運行能力，它與GPS的差距也會持續縮短。從軍事、行業到大眾應用，「北鬥」的經濟社會效益逐漸顯現，它變得不再陌生與遙遠，而與我們每一個人息息相關。這一切都讓無數國人深感自豪，「北鬥」可以說是我們國家當之無愧的「大國重器」。

「平地起高樓」用來形容新中國成立後取得的一項項巨大成果再合適不過了，而「蓋起這棟高樓」是無數中國人用智慧與實際行動去實現的。曾經有人問：為什麼中國一定要自主研發衛星定位系統？直接用現成的GPS不好嗎？為什麼一定要費時費力去搞研究呢？答案很簡單：以GPS為代表的高新科技在戰爭中的巨大威力得以展現，在核心技術上，自己擁有的一定要依賴別人更強。

「北鬥」的誕生對於中國有著特殊而深遠的意義，它讓我國成為繼美國與俄羅斯後世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。儘管它的性能現在並不是最強的，但它就像一個被寄予厚望的「新生兒」，在砥礪中不斷收穫經驗，最終收穫長足的進步。