技不如人？美国24颗卫星就可覆盖全球，为何中国却要55颗

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前言

2020年6月23日，最后一颗北斗卫星成功升空，这意味着中国北斗卫星导航系统的全面建成。

在打破GPS垄断的同时，我们也会发现，北斗系统一共发射了55颗卫星，这才实现了全球覆盖，可美国仅用24颗完成组网。

难道说，我国引以为傲的北斗导航，还不如美国几十年前的技术？

GPS的发展和性能

在卫星导航方面，不得不承认美国是第一个吃螃蟹的人，早在1958年，美国军方就已经展开了导航系统的研发。

并且在短短几年后的1964年，便成功投入使用。

要知道，我国从1994年，开启北斗一号工程开始，到2020年发射最后一颗组网卫星，用了整整26年，而美国却在短短几年就投入使用，难道美国技术真有这么先进？

实则不然，美国那时虽然用上了导航，但一共也只有5-6颗卫星，这些卫星每天可绕地球公转13圈，却也只能提供很少的信息，不光精度不准，就连高度信息也无法给出。

因为这只是一种“子午仪卫星定位”系统，与现在的系统并不相同，不过这也让美国看到了卫星定位了可能性。

再加上50年代末，美苏双方展开了激烈的太空竞赛，而苏联又成功发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克”，这使美国急切想要追赶。

1973年，美国海陆空三军便联合开展了GPS的研发项目，希望使美军能够在全球范围内，进行全天候实时导航和情报收集，以及核爆监测。

总之来说，美国研发卫星导航的最初目的，就是监视全球各地的一举一动，以实现自己全球称霸的野心。

当然卫星导航系统的确给美军带来了便利，1991年爆发的海湾战争，美国打的伊拉克毫无招架之力，全面展示了什么叫现代化信息战争。

而那个时候，GPS卫星导航系统还没有完成全球组网，直到3年后的1994年才完全建成。

历时20多年，耗费300多亿美元，美国最终发射了24颗卫星，实现了对全球98%地区的覆盖。

在24颗组网卫星中，有21颗卫星是用于导航的，剩下的3颗则作为备用卫星，GPS的诞生，的确带来了不少便利，它的单机导航精度可以达到10米，综合精度可以达到厘米级别。

与之相比，我国北斗研发起步较晚不说，发射了55颗卫星后才完成了全球组网，难道说，我国北斗就如此落后吗？

信息来源：中国卫星导航定位应用管理中心-全球定位系统简介（2014.8.14）

北斗导航的前世今生

我国对于卫星导航的认知，其实并非在美国GPS建成之后。

早在上世纪60年代末，我国就曾启动过一个叫做“灯塔计划”的项目，而这一计划正是为了研发导航系统。

虽然当时一穷二白，不过科研人员还是在理论和实践上都取得了不错的进展，只不过碍于当时制造业比较落后，经济水平也无法提供足够支持，最终只能被迫终止。

到了90年代，我国再次准备启动“北斗一号”工程，但摆在面前的困难却并没有减少，中国导航卫星到底该走一条什么样的路，也是一个难以抉择的问题。

当时我们不光要面对自身的经济和制造能力的问题，还要面对西方发达国家的封锁，比如说导航卫星航的关键零件原子钟，我国就无从进口。

另一方面，卫星的频段资源也是一个棘手的问题，按照国际规则，频段资源先到先得，而当时80%的黄金频段已经被人占据，而这也是美国能用24颗卫星实现全球覆盖的一个重要原因。

美国的24颗导航卫星，是分布在6个地心轨道面上，分布也很均匀，每个平面分布四个，在赤道面上每隔60度分布一颗卫星。

由于抢占了距离地球表面更近的轨道，卫星的轨道周长也就相对较短，需要的卫星数量也就较少，而我国卫星导航起步晚，轨道也不如美国GPS有优势，所以自然需要更多的卫星数量。

信息来源：北斗卫星导航系统-GPS的基本情况（2011.7.30）

另一方面，虽然我国在2020年发射了第55颗北斗卫星，并报道称完成全部组网，但这并不代表北斗需要55颗卫星才能实现全球覆盖。

其实我国的第三代北斗卫星导航系统，计划只需要35颗卫星便可以实现覆盖，但要知道我国导航卫星的研发跨度长达26年，在这么多年时间里，一些卫星可能面临更换的问题，一些或许技术不够先进。

所以我国发射55颗卫星，其实也算是未雨绸缪，毕竟只有在拥有足量卫星的情况下， 才能满足卫星一直保持正常工作。

信息来源：国务院国有资产监督管理委员会-光明日报:全球卫星导航 看中国“北斗”（2018.4.16）

2023年12月，我国在已经完成组网的情况下，又继续发射了第57、58颗卫星，与之前的卫星相比，不光做了优化，也死在为下一代北斗卫星的设计铺砖垫瓦。

可以肯定的是，北斗组网卫星数量大于GPS，并不代表着北斗落后，相反北斗的强大功能，反而属于当时世界领先水平。

北斗有多强大？

北斗作为一个导航系统，常常使人们的关注聚焦在导航方面，当然这一点北斗也的确很强，水平精度优于9米，授时精度达到了20纳秒内。

更重要的是，北斗系统极其稳定，几乎不会产生什么误差，即便从300万年的时间跨度来看，其误差也只有短短1秒。

但实际上，北斗的强大远远不止体现在导航方面，如今我国对于北斗的应用，已经深入到了方方面面，包括交通、运输、通信、电力、金融、工程勘测、资源调查等等。

夸张一点的说，北斗的强大只有你的想象力才能限制它。

北斗的一大特点就是“有源定位”，这与GPS的“无源定位”截然相反，后者是一种只能接受信号的模式，这也就意味着只能是卫星告诉用户在哪。

而有源定位则可以让第三方关注用户的行踪，这一点在搜救作业和渔业等领域带来了很大帮助。

除吃之外，北斗导航还具备另一个强大功能“短报文”，也就是说，北斗将功能完全不同的通讯卫星融合到了导航卫星中，使得用户即便在荒无人烟的沙漠、海洋、无人区等，都可以向外界发出信号。

这一点在遇到危险和发生自然灾害的时候极为有用，2008年汶川地震发生后，灾区和外界的地面通讯完全中断，而短报文发挥了关键作用。

当时所用的，还只是北斗一号的短报文功能，只能发送几百个字，但现如今，短报文的字数限制已经提升到了1200。

截至目前位置，这一功能已经在关键时刻挽救了1万余人。

信息来源：环球网-五大能力揭秘!北斗的应用只受人类想象力的限制（2020.7.31）

另一方面，北斗卫星的研发和运行，也同时带动了国内多个产业的发展，其中就包括芯片产业。

首先来讲，像导航卫星这样的大国重器，必然要实现绝对的自主化研发，以防将来出现受制于人的局面。

而北斗系统经过这么多年的发展，也成功完成了自己的完善产业链，就连芯片也实现全面突破，用上了自己的“中国芯”。

到2019年时，我国北斗芯片出货量超过了1亿片，而且相关的零件也出口到了100多个国家和地区。

由此可见，北斗导航不光在国内受欢迎，在国际市场上同样不容小觑。

信息来源：科技日报-用上“中国芯”的北斗，和GPS相比谁更胜一筹？（2020.10.15）

如今，随着越来越多的国家与中国签订协议，北斗的服务产值也在与日俱增，2023年，这一金额已经达到了5362亿元。

也是在去年，高德地图还与千寻位置达成了合作，这一合作也为北斗的创新应用注入了动力，其中最明显的一点，就是红绿灯计时功能。

这一功能覆盖的道路也超过了99%，对于那些经常开车的司机来讲，实在是一种福音。

信息来源：环球网-2023年中国卫星导航与位置服务产值超5300亿元，高精度应用呈泛化趋势（2024.5.23）

不过也许会有人诞生疑问，虽然说北斗导航应用广泛，可怎么感觉现在大多数智能手机，仍在使用GPS呢？

关于这一点，国务院发言人已经做出了明确回应，那就是现在国内大多数的智能手机，都已经用上了北斗。

之所以有人会质疑，是因为每次信号弱的时候，提示的都是GPS信号弱。

实际上这是人们的一个误区，GPS是美国导航的缩写，而且它也是投入最早使用最多的一款导航系统，时间长了卫星导航仿佛就被默认等于GPS，而很多厂商和软件方也会使用这个缩写来代表卫星导航，这最终导致误解的产生。

如今随着5G时代的到来，北斗也将会有更多的应用，在云计算和大数据等方面产生至关重要的作用，而人们对于北斗导航的理解也将会越来越深刻。

让我们一起期待，北斗导航在未来带来的更多惊喜吧！

信息来源：人民日报-为何你的手机还是GPS不是国产北斗?这其实是个误解（2019.12.28）

文 | ZYG

编辑 | 青橘罐头

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