中美俄卫星定位精度差距很大：美0.1米，俄1.5米，中国北斗呢？

1990年，美国在海湾战争中首次投入尚在建设中的GPS，并在战后将这场战争的胜利直接总结为“GPS的胜利”；

【美国曾在海湾战争期间投入使用了GPS】

1993年，美国故意关闭印度洋区域的GPS服务系统，导致中国“银河号”被迫停滞于公海长达3周时间。

【当事船“银河号”】

这两件事在相当程度上促进了中国卫星导航系统工程——“北斗”的立项研究。

到今天中国“北斗”已经取得了不小的成就，2024年9月7日时港媒《南华早报》还曾特地发文肯定“北斗”成就：

“‘北斗’系统（在国际市场）已逐渐与美国GPS旗鼓相当，在一些领域甚至更胜一筹。”

不过考虑到中国“北斗”发展的时间不算长，如果从卫星定位精度这一关键性能指标出发对比美俄的卫星导航系统，中国处于何种水平呢？

【中国“北斗”】

“北斗”总师谈“北斗”

早在2020年年末，“北斗”卫星导航系统工程总设计师杨长风曾在接受《中国新闻周刊》时说过：

“北斗系统的研制和建成，对我国时空信息安全具有重要意义。”

在杨长风看来，时间和空间这两者，关联着一个国家最重要的基础信息。

如果时间和空间被敌人牢牢拿捏，那么这个国家根本无从谈安全。

【中国“北斗”卫星导航系统工程总设计师杨长风】

有关这一点其实很好理解，我们来举个例子，假设中国没有决心搞“北斗”，并且中美之间又爆发了热战，美国完全可以借助GPS的支持，确定解放军的主力武装在什么地方集结备战，此时“空间”被美国所掌握；

在使用GPS锁定集结备战的解放军时，发现大部队开始朝着某方向行军，测算出其在未来某一时刻抵达某一目标点，此时“时间”也被美国所掌握。

那么接下来，美军只需要在该目标点严阵以待打伏击，既节省了消耗还能出其不意打乱我军，降低我军在战场上的主导性，进而干扰战争结果。

【中美电子信息大战设想】

仅以此看，我们就该知道身处如今这个信息化倾向明显的世界，卫星导航系统关系着国家安全，是必须要搞的。

正如“北斗”总师杨长风所言：

“（卫星导航系统）一定要把握在自己手中，是绝对不能受制于人的。”

而从明确一定要搞出中国人自己的卫星导航系统后，包括杨长风在内的“北斗”人都面临着巨大的压力。

【中国“北斗”人】

当我们将时间拨回到1994年，此时美国的全球卫星定位系统，也就是GPS已经建成，而俄罗斯的“格洛纳斯”也宣布将会在1年后完成24颗导航卫星的星座组网，且两者在相关项目上的耗资都高达数百亿美元。

但此时的中国呢？

才正式立项了“北斗一号”系统工程，而且连世贸都还没进去，再加上来自美西方的技术封锁，要让“北斗”做到和美俄的卫星导航系统同台竞技，难度可想而知。

【中国“北斗”】

为了最快地缩短与美俄的差距，我国摒弃了美国GPS的“四星定位”设计，采用“两弹一星元勋”陈芳允提出的“双星定位”设计，于2000年如期实现了“北斗一号”系统的搭建。

此时中国虽然成为了继美俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家，但要提高“北斗”的定位精度、让“北斗”正儿八经地实现“全球定位导航”，中国得向国际电信联盟申请频段。

【国际电信联盟标志】

这里插一句，当时地球上空80%的“黄金导航频段L频段”几乎都被美俄占据，中国只能从剩下那20%申请，且还因为欧盟没多久也提交了相关申请，而不得不迎接“时间战”。

如果我们不能先欧盟一步，在接下来7年内完成卫星发射入轨和信号接收，那么申请将直接作废。

如此一来北斗的定位精度将被大大影响。

在堪称极端的高压下，中国“北斗”人咬牙克服各种难关，比如在卫星核心器部件星载原子钟上，由中国自主研发的“中国钟”精度高达“三百万年差一秒”，远超“十万年差一秒”这一星载原子钟精度通俗指标。

【星载原子钟】

且在2007年4月14日，中国先于欧盟成功发射“北斗二号”系统首颗卫星，并在2日后距离频率申请失效不到4小时的关口，地面成功接收到该卫星发出的信号。

国际电联官方认定中国的频率申请有效，将占有部分“黄金导航频段L频段”的合法空间位置。

而中国“北斗”卫星定位导航系统到如今已经完全能与美国GPS分庭抗礼，也得益于此次“时间战”的胜利。

中美俄卫星定位精度情况

在中国“北斗”横空出世之前，美国的GPS卫星定位系统定位精度是最好的，仅约0.1米。

【美国的GPS】

不过由于卫星信号传播过程中存在各种干扰，再加上地面接收器的质量和设置影响，在一定程度上导致了GPS的定位精度有所降低。

比如实际应用过程中，军用时GPS的定位精度有时候会在1米以内，而民用时精度大概为10米，虽说SA政策取消后，民用GPS定位精度也有所提升，但达到军用级别甚至是最高级别（0.1米），是相对困难的。

和美国GPS相对比，俄罗斯的“格洛纳斯”在定位精度上与美国差距巨大。俄罗斯的定位精度只能达到1.5米。

【俄罗斯的“格洛纳斯”】

作为继承了苏联绝大多数遗产的大国，俄罗斯其实不应该与美国拉开这么大的距离，但奈何俄罗斯自身经济情况并不好，实在是没有足够的自己提升相关技术水平。

这也就导致俄罗斯“格洛纳斯”卫星定位导航系统的定位精度基本只能维持在1.5米。

说完美俄的卫星定位系统定位精度，再来说说中国“北斗”的。

中国“北斗”相关技术的发展速度绝对称得上“骇人”，而且在尽可能缩短研发时间的情况下，成品的质量绝对能让人忍不住就竖起大拇指。

中国“北斗”卫星定位系统的定位精度已经达到了0.5米。

【中国“北斗”】

不过和美国GPS一样，中国“北斗”在不同的情况下，定位精度也有所不同。

比如不借助第地基增强系统或星基增强系统时，“北斗”的定位精度一般稳定在米级，借助这些系统的情况下，其定位精度一度可以精确到厘米级甚至毫米级。

值得一提的是，尽管从中美卫星定位系统的理想定位精度数据来看，中国和美国还有些差距，但以2022年2月全球监测结果来看，“北斗”系统的定位精度等各项指标是要大幅领先美国的——

“北斗系统B1C频点的定位精度是水平精度1.76米、高程精度3.14米、空间信号精度0.49米；而GPS的水平精度是2.23米，高程精度是4.28米，空间信号精度是0.85米。”

【中国“北斗”】

尽管单个频点很难代表整体，但这一指标对比结果仍然足以说明，中国“北斗”是绝对不输给美国GPS的。

参考资料

【1】《中国北斗导航发展的背后故事——向科学致敬》 哈工程Agnss团队[2023.9.29.]

【2】《杨长风总设计师：北斗系统让中国时空信息掌握在自己手中》 中国新闻周刊[2020.12.14.]

【3】《港媒：专家称北斗系统在很多方面胜过GPS，但国际化应用仍面临“地缘政治”挑战》 观察者网[2024.9.9.]

【4】《北斗定位精度最新公开：空间信号0.49米 各指标领先GPS》 闽南网[2024.1.3.]