為什么需要北斗？

從 2000 年北斗一號系統(tǒng)第一顆導航衛(wèi)星發(fā)射，到 2020 年 6 月 16 日北斗三號系統(tǒng)最后一顆衛(wèi)星雖因故推遲發(fā)射但即將升空已是板上釘釘。

歷經 20 年，我國自主研制的北斗導航系統(tǒng)，將正式建成，實現(xiàn)全球導航功能，這無疑是一個振奮人心的好消息。

北斗升空前的演練畫面

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

這是因為，把北斗導航系統(tǒng)部署在天空，攏共分三步：

一階段完成一號系統(tǒng)：1994 年，啟動北斗一號系統(tǒng)建設；2000 年 -2003 年間發(fā)射 5 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)中國區(qū)域服務；

二階段完成二號系統(tǒng)：2004 年，啟動北斗二號系統(tǒng)建設；至 2012 年底，共發(fā)射 14 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)亞太區(qū)域服務；
三階段完成三號系統(tǒng)：2009 年，啟動北斗三號系統(tǒng)建設；2020 年年底前，發(fā)射 30 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)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(tǒng)，國內科技界又向前邁出了一大步。

北斗的 logo

但是，明明已經有非常成熟且好用的 GPS 系統(tǒng)，我國依然投入了如此巨大的人力物力、耗費了這么多年的時間，建設了自己的全球定位系統(tǒng)，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(wèi)星構建全球定位系統(tǒng)的計劃了。

當時的美國軍方共發(fā)射 6 顆衛(wèi)星，實現(xiàn)了覆蓋全球的定位系統(tǒng)，但是定位精準度遠遠達不到今天的 GPS 系統(tǒng)的標準。

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

美國海軍研究實驗室辦公樓

N 年后，經過反反復復的方案修正，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(wèi)星構建全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(wèi)星發(fā)射升空，隨后，在 GSP 衛(wèi)星陸陸續(xù)續(xù)發(fā)射的過程中，美軍已經開始迫不及待的使用 GPS 系統(tǒng)開展軍事行動。

在 1990 年打響的海灣戰(zhàn)爭中，美軍士兵配備了大量的 GPS 接收機（當年 GPS 并沒有廣泛應用于民用設備），還未建成的 GPS 系統(tǒng)為攻擊部隊提供了極為精確的定位，幫助美軍“戰(zhàn)斧”巡航導彈精準打擊敵軍，使得 GPS 系統(tǒng)徹底名聲大振。

海灣戰(zhàn)爭中的“戰(zhàn)斧”

一直到 1995 年，GPS 系統(tǒng)正式建成，24 顆衛(wèi)星全部升空完畢，由于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(lián)人的追趕

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

所謂 GLONASS，是俄語全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）的縮寫。蘇聯(lián)人從 1982 年開始發(fā)射第一顆實驗衛(wèi)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，正是由于蘇聯(lián)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，由于 GLONASS 性能差于 GPS，服務不穩(wěn)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(wèi)星定位扛把子。

03?為什么要建中國自己的定位系統(tǒng)

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(guī)向伊朗運輸制造化學武器的原材料，因此在毫無證據(jù)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(fā)現(xiàn)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。

中國的北斗導航系統(tǒng)是 1994 年開始計劃建設的，可以說與“銀河號”事件不無關系。如果沒有自己的定位導航系統(tǒng)，那么始終是寄人籬下，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(tǒng)，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(tǒng)的大規(guī)模建設，GPS 的授時功能愈發(fā)凸顯。目前全球電信運營商幾乎都要使用美國 GPS 系統(tǒng)為基站提供同步時鐘源，因為某些移動通信系統(tǒng)（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(xiàn)嚴重的干擾，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(xiàn)了大范圍告警，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(tǒng)的一次普通的升級。。

04 北斗導航是個什么水平？

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

相信大家都會很好奇，我國的北斗導航目前就究竟是個什么水平？

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(wèi)星定位系統(tǒng)，只是俄羅斯人和歐洲人的衛(wèi)星定位系統(tǒng)都有點非主流，國人接觸較少。

四大全球定位系統(tǒng)

從目前數(shù)據(jù)來看，在民用上，北斗（最后一行的 COMPASS）在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的兩大主要功能上，也就是定位和授時，精度均弱于美國的 GPS 和歐洲的伽利略。

四大全球定位系統(tǒng)對比

但表格中的數(shù)據(jù)稍微有點落后，根據(jù)最新數(shù)據(jù)，北斗導航系統(tǒng)全部建成后，為全球用戶提供服務時位置精度優(yōu)于 10 米，授時精度優(yōu)于 20ns；為亞太地區(qū)用戶提供服務時位置精度優(yōu)于 5 米，授時精度優(yōu)于 10ns，略強于表格中數(shù)據(jù)。

但同時要知道，GPS 系統(tǒng)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厘米級和毫米級，因此北斗導航與 GPS 存在一定差距，但已經足夠應用于軍用、民用領域。

更難能可貴的是，在我國下游產業(yè)鏈的大力支持下，支持北斗的設備越來越普及。2019 年一季度的數(shù)據(jù)顯示，新申請入網的 116 款國產手機中支持北斗定位的有 82 款，北斗定位支持率達到 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+北斗的雙授時模式，可以互為主備。

當然，北斗的性能只是其價值一方面的體現(xiàn)，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。

這么看，建設北斗無論投入多少資金與人力物力，都簡直不能更值。