為什麼需要北鬥？

從2000年北鬥一號系統第一顆導航衛星發射，到2020年6月16日北鬥三號系統最後一顆衛星雖因故推遲發射但即將升空已是板上釘釘。

歷經20年，我國自主研製的北鬥導航系統，將正式建成，實現全球導航功能，這無疑是一個振奮人心的好消息。

北鬥升空前的演練畫面

有同學可能要問了，北鬥導航早就聽說了，並且明明很多手機已經可以實現使用北鬥導航進行定位了，為啥你說才建設完成？

這是因為，把北鬥導航系統部署在天空，攏共分三步：

一階段完成一號系統：1994年，啟動北鬥一號系統建設；2000年-2003年間發射5顆衛星，實現中國區域服務；

二階段完成二號系統：2004年，啟動北鬥二號系統建設；至2012年底，共發射14顆衛星，實現亞太區域服務；

三階段完成三號系統：2009年，啟動北鬥三號系統建設；2020年年底前，發射30顆衛星，實現全球服務。

至此，很快（本來應該說是已經），國人總算有了自己的全球導航系統，國內科技界又向前邁出了一大步。

北鬥的logo

但是，明明已經有非常成熟且好用的GPS系統，我國依然投入了如此巨大的人力物力、耗費了這麼多年的時間，建設了自己的全球定位系統，究竟圖個啥？

01 GPS的誕生

早在1958年，也就是中國國內還一窮二白之時，美國人已經開始研究使用衛星構建全球定位系統的計劃了。

當時的美國軍方共發射6顆衛星，實現了覆蓋全球的定位系統，但是定位精準度遠遠達不到今天的GPS系統的標準。

於是乎，美國海軍研究實驗室提出了名為Tinmation的新型定位系統，計劃使用12到18顆導航衛星實現更為精準的全球定位。

美國海軍研究實驗室辦公樓

N年後，經過反反覆覆的方案修正，最終，一直到1988年成型的方案才塵埃落定：美國計劃使用24顆衛星構建全球定位系統，該系統官方名稱為Navigation Signal Timing and Ranging/Global Positioning System，簡稱就是目前被大家所熟知的GPS。

1989年，第一顆GPS衛星發射升空，隨後，在GSP衛星陸陸續續發射的過程中，美軍已經開始迫不及待的使用GPS系統開展軍事行動。

在1990年打響的海灣戰爭中，美軍士兵配備了大量的GPS接收機（當年GPS並沒有廣泛應用於民用設備），還未建成的GPS系統為攻擊部隊提供了極為精確的定位，幫助美軍「戰斧」巡航飛彈精準打擊敵軍，使得GPS系統徹底名聲大振。

海灣戰爭中的「戰斧」

一直到1995年，GPS系統正式建成，24顆衛星全部升空完畢，由於美國方面的完全免費、全面支持民用的政策，GPS逐漸開始在民用領域普及開來，成為各類手持終端定位導航的必備功能。

02 蘇聯人的追趕

GPS系統建設正處於美蘇冷戰期間。美國人建設了自己的全球定位系統，蘇聯人自然當仁不讓，著手開始搭建自己定位系統，於1976年啟動了格洛納斯（GLONASS）項目。

所謂GLONASS，是俄語全球衛星導航系統（GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）的縮寫。蘇聯人從1982年開始發射第一顆實驗衛星，一直到1995年，才耗資30多億美元完成了GLONASS的組網工作。

GLONASS的logo

而且，正是由於蘇聯人最先宣布GLONASS向民用場景全面免費開放，才迫使美國人跟進，將GPS向全球人民開放使用。

但是，由於GLONASS性能差於GPS，服務不穩定，且支持設備實在太少，因此GLONASS最終也沒有競爭過GPS，反而是讓倍感壓力的美國人徹底開放了GPS，使得GPS成為了今天全球衛星定位扛把子。

03 為什麼要建中國自己的定位系統

1993年7月23日，中國貨輪「銀河號」本平靜的在國際公海上行駛，卻突然無端遭到美國軍方攔截，美方指控「銀河號」貨輪違規向伊朗運輸製造化學武器的原材料，因此在毫無證據的情況下，將其扣留三周進行徹底搜查。

被攔截的「銀河號」

當然，審查的結果自然是啪啪打臉的沒有發現任何化學武器材料，但在整個事件的開端，美國方面為了攔截「銀河號」，竟然出乎意料的將「銀河號」海域上的GPS服務關停了，這才導致迷失方向的「銀河號」因此才得以被美方順利攔截。

中國的北鬥導航系統是1994年開始計劃建設的，可以說與「銀河號」事件不無關係。如果沒有自己的定位導航系統，那麼始終是寄人籬下，今天人家可以斷了你的民用導航，明天就可以斷了你整個國家的定位服務，甚至可以影響一國的軍事行動。只有擁有自己的全球導航定位系統，才能保證不會在未來某一天被人掐住脖子。

尤其隨著移動通信系統的大規模建設，GPS的授時功能愈發凸顯。目前全球電信運營商幾乎都要使用美國GPS系統為基站提供同步時鐘源，因為某些移動通信系統（比如中國移動的TD-LTE）必須保證全網基站時鐘同步才能正常服務，否則會出現嚴重的幹擾，導致網絡無法服務。

比如2010年1月13日，中國一家運營商的CDMA（需要嚴格時間同步的網絡制式）網絡就出現了大範圍告警，正是因為其CDMA基站均使用GPS信號作為同步源，而造成基站時鐘源紊亂的原因是當時GPS系統的一次普通的升級。。

04 北鬥導航是個什麼水平？

當然，如今國人已經沒有被有意或無意切斷GPS的後顧之憂了，我們自己的北鬥導航離完整部署只差一步之遙。

相信大家都會很好奇，我國的北鬥導航目前就究竟是個什麼水平？

除了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS外，其實歐洲還有個伽利略全球衛星定位系統，只是俄羅斯人和歐洲人的衛星定位系統都有點非主流，國人接觸較少。

四大全球定位系統

從目前數據來看，在民用上，北鬥（最後一行的COMPASS）在衛星定位系統的兩大主要功能上，也就是定位和授時，精度均弱於美國的GPS和歐洲的伽利略。

四大全球定位系統對比

但表格中的數據稍微有點落後，根據最新數據，北鬥導航系統全部建成後，為全球用戶提供服務時位置精度優於10米，授時精度優於20ns；為亞太地區用戶提供服務時位置精度優於5米，授時精度優於10ns，略強於表格中數據。

但同時要知道，GPS系統的10m定位精度，僅僅是對民用開放的極限。其實際定位精度可達釐米級和毫米級，因此北鬥導航與GPS存在一定差距，但已經足夠應用於軍用、民用領域。

更難能可貴的是，在我國下遊產業鏈的大力支持下，支持北鬥的設備越來越普及。2019年一季度的數據顯示，新申請入網的116款國產手機中支持北鬥定位的有82款，北鬥定位支持率達到70%，而且運營商的5G基站（三大運營商的5G制式為TDD，需要嚴格時間同步）基本也都支持GPS+北鬥的雙授時模式，可以互為主備。

當然，北鬥的性能只是其價值一方面的體現，更重要的中國已經牢牢的把定位授時權掌握在了自己的手中。

這麼看，建設北鬥的無論多少資金與人力物力，都簡直不能更值。