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北斗最后一颗组网卫星发射后,我国是否可以不再使用GPS了?

2021年10月03日 站长资讯 暂无评论

2020年6月23日9时43分,西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星,至此北斗三号全球卫星导航系统全面完成。

那么,这是不是意味着,我们可以不再使用GPS了呢?答案是“部分可以”!

北斗导航是如何一步步发展到今天的

在全球的卫星导航发展史中,美国的GPS扮演着领路人的角色,1958年,美国军方就做出了卫星定位系统的构想,经过8年的论证研发,1964年,一个名叫做“子午仪卫星定位系统”的卫星导航诞生了,这就是GPS的前身。

随后,GPS开始覆盖全球,为全球提供定位导航服务,但与此同时,世界各国纷纷感觉到了危机,使用GPS导航非常便利,但是,整个国家的网络命脉交给了美国,安全性很成问题。于是我国也开始研发属于自己的卫星定位系统—北斗导航定位系统。

20世纪70年代,我国有了建设自己的导航系统的计划,但苦于技术和资金不到位,一直被搁置。直到1996年,军事演习时,GPS导航出现“异常”,才使我国加快了北斗导航的研发进度。

经过多年的努力和大量的资金投入,2000年我国第一颗北斗卫星发射升空,国内一片欢呼,但是也招来了他国的嫉妒。于是,就有了欧洲邀请中国参加伽利略计划的事情。

我们迫切希望能够获得先进的导航技术,于是很快就与欧洲签署了联合开发伽利略技术合作协议,中方承诺投资2.3亿欧元,并支付了7000万欧元的“预付款”。

2005年我方提出让欧洲提供“原子钟”核心技术,没想到的是欧洲人立马翻脸了,居然将中国踢出了伽利略计划,让我国感到了莫大的震怒,于是从此之后,中国彻底宣布退出伽利略计划,并且开始全面研究自己的导航系统,就是北斗导航。

中国的北斗导航系统分为三步:

第一步,2000年建成北斗一号系统,向中国提供服务,同时积累技术经验、培养专项人才,研制一些地面应用基础设施设备;

第二步,2012年,建成覆盖亚太区域的北斗卫星导航系统,具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时及短报文通信服务能力;

第三步,2020年左右,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统,具备全球无源服务能力。

2020年6月23日上午,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星,至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

目前这三步已经全部完成,最后一颗卫星也于2020年6月完成部署,北斗导航系统已经开始为全世界提供服务。

在国内完全可以使用北斗导航,放弃GPS了

卫星定位是兵家必争之地,稍微有点实力的国家都想分一杯羹,例如:美国、俄罗斯、中国、欧盟、印度等都在这个领域有所建树。其中美国的GPS最为强大,最为成熟,我国的北斗导航发展最快,前景非常好。

北斗眼观六路耳听八方,指导国家命脉有序运转,打破了美国GPS和俄罗斯GLONASS系统的垄断,绝对可以称之为我国航天近20年来的最大成就之一!这个成就足以让我们放弃GPS,使用自己的北斗导航。

在巴基斯坦, 北斗导航系统 已经完全替代了GPS导航。

印度和巴基斯坦发生冲突,这两个国家都在亚洲,都使用GPS导航,不同的是巴基斯坦还使用了北斗导航系统。

我们都知道,很多看着高大上的武器,一旦脱离了导航系统,就会变成瞎子,根本找不到目标,又怎么摧毁呢?当美国关闭了印巴区域的GPS后,印度的很多武器变成了瞎子,军队作战实力大受影响,骑士也备受打击。

再看巴基斯坦呢?由于同时使用了中国的北斗导航,并没有受到过多的影响,三个小时,只用了三个小时就把印度军队击退了。这次事件后,全世界看到了北斗导航的优势,北斗导航开始崭露头角。

南极考察队证实北斗导航信号质量和GPS相当

2011年至2012年,中国南极考察队从北京出发,一路采集北斗和GPS的相关数据,北至天津,南至南极昆仑站、中山站。

科研人员从信噪比、多路径、可见卫星数、精度因子、定位精度等多个方面,对比分析了北斗和GPS在不同区域的定位效果,结果表明:

北斗系统信号质量总体上与GPS相当。

45度以内的中低纬度地区,北斗动态定位精度与GPS相当,水平和高程方向分别可达10米和20米左右;

北斗静态定位水平方向精度为米级,也与GPS相当,高程方向10米左右,较GPS略差;

在中高纬度地区,由于北斗卫星数较少、卫星分布较差,定位精度较差或无法定位。

注意,这是2012年的数据对比,当时仅有21颗卫星,也就是第二代卫星导航系统,仅仅实现了实现区域定位,但还不具备全球定位能力,与GPS有差距很正常。

如今,北斗导航55颗卫星全部部署完毕,已经具备了全球定位能力,定位精度与信号质量有了质的提升,与GPS相当,甚至在亚太区域还要优于GPS。

北斗导航在技术上可以替代GPS导航

北斗导航系统总共有55颗卫星组成,空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。而美国的GPS只有24颗卫星服务。在理论上,卫星数量越多,定位效果越好。

北斗卫星系统核心器部件国产化率达到了100%,目前星间链路、高精度原子钟等160余项关键核心技术已经全部国产化,北斗系统28nm工艺芯片已经量产,22nm工艺芯片即将量产。大部分智能手机(除了苹果外)均支持北斗功能。

北斗导航采用伪距的方法进行定位,需要同时接收至少4颗卫星的信号。因 此北斗导航系统部署了55颗卫星,确保任何时候都能够接收到4颗卫星发射的信号。

为了解决时钟误差、大气层干扰等,采用了差分定位技术,在地面建立基准站,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。这种方法可以把定位精度可提高到米级。

目前北斗导航全球服务可用性已达到99%以上,定位精度优于10米,测速精度优于0.2米/秒,授时精度优于20纳米,亚太地区性能更优。

北斗导航完成组网后,在我国的确可以不再使用GPS,事实上在军用领域早已经放弃了GPS了。

实际上,很多地区和领域依然优先选择GPS

依然是印度和巴基斯坦冲突,尽管巴基斯坦已经可以使用北斗导航系统了,但是仍然优先选择了美国的GPS,在美国关闭GPS之后,不得已的情况下,才选择了中国的北斗导航。这说明,在巴基斯坦眼中,GPS才是真正的世界级导航系统,北斗只是备胎。

再如我们的智能手机,同样是优先选择GPS,北斗是辅助,是备用。而且这种现状不仅仅在巴基斯坦,还包括国内和其他海外国家。这是为何呢?

首先就是竞争,北斗导航和GPS系统互相比较,北斗系统尚未成熟,很多方面还有些逊色。这是历史原因,毕竟GPS已经有几十年的使用经验了,整个大环境还是优于北斗导航的。

其次,要想让人们接受北斗导航,就必须在技术上,服务质量上超越GPS,这绝对是一项巨大的挑战。而这项挑战除了需要技术、人才、资金外,还需要时间。

最后,无论北斗系统如何优秀,如何可靠,始终是后来者,在卫星定位领域,GPS始终是领路人,是灯塔,更何况美国还拥有这强大的科技和经济实力。

我们唯有努力发展,首先从自身上摆脱对GPS的依赖,用事实证明北斗导航的实力,才能逐渐扩大北斗导航的使用范围,才能逐渐占领市场,因此北斗组网成功了,但是挑战仍为结束。

北斗导航与GPS有哪些区别呢

北斗导航:

共55颗卫星(包括工作卫星、备用卫星、定位卫星),地面控制中心、北斗用户终端组成。

向用户提供全天候、24小时的定位服务,工作原理采用双星定位,以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心,以测定的卫星至用户终端的距离为半径,形成两个球面,用户终端位于两个球交线的圆弧上,地面中心也提供一个以地心为中心的球面,然后通过计算机计算出交叉点,从而得到用户的位置和相关数据。

GPS系统:

24颗卫星,地面上一个主控站、3个数据注入站、5个监测站、用户端的GPS接收机。

GPS定位采用空间被动式原理,在监测站安置GPS用户接受系统,以各种可能的方式接受卫星发送的信号,然后再有计算机算出位置、方向、时间、速度等数据。

北斗导航拥有55颗卫星,GPS拥有24颗,理论上,北斗导航比GPS定位更加精准。因为要完成定位至少需要锁定住4颗卫星,而多出来的那些卫星可以提高定位的精准度和完好度。

总体来看北斗与GPS有以下几个区别:

覆盖范围:北斗导航和GPS都已经覆盖全球,北斗导航侧重亚太地区,GPS侧重美国及周边区域;

定位原理:北斗采用主动式双向测距导航原理,地面中心负责计算,GPS采用被动式单向测距导航原理,各具优点。

定位精度:北斗导航已经达到了车道级的定位标准。美国GPS定位精准度民用精准度在10~20米左右,美国军方的精准度在0.1米以内,此外,在亚太地区,北斗定位更具优势,因为北斗导航在亚太地区额外增加了5颗卫星。
时效性:北斗一号将定位数据发到地面中心,地面中心算出数据再发到用户,而GPS直接由用户算出数据,因此时效性上GPS更具优势;

北斗导航具有定位和通讯的双重作用,短文发送功能是GPS不具备的。

北斗导航的重要意义

北斗导航功在当代,利在千秋。

北斗导航可以不间断、高精度、全方位、安全地为我国的军事、航空、航海、救援、民用等提供服务。

安全是最关键的元素,人民生命财产、国家领土完整,都需要人民军队保驾护航。而北斗就是人民军队的眼睛,有了一双千里眼才能够看得更清楚、更准确,也才能保证自己的信息不会泄露。

如果使用GPS,试想一下,背后有一双眼睛一直在看着我们军队的部署,行进路线,行进速度,顿时感觉后背发凉啊!

北斗导航在具体应用上,主要体现在以下几点:

军事:提供高精度、全方位的定位、准确定位武器装备,移动目标,可以通过北斗系统调配军事力量,巡航导弹,战斗机,坦克,地面部队,等在导航的配合下战斗力会成倍的上升;

航海、航空:有了北斗导航的全方位、全天候、高精度的定位服务,可以准确地知道船只,飞机的准确位置,给飞行中的飞机,航行的船只提供导航服务;

救援:在荒漠、戈壁、森林、手机没有信号,无法呼救,只有通过导航系统,北斗导航有一个短信功能,可以通过文字描述,让救援人员更好的了解到周围的环境、人员的现状,更加准确快速的实施救援;

民用:民用车辆、手机、地面建筑、交通等的定位导航,人们的出行更加方便,民用更是一个巨大的服务领域,大大的增加了北斗导航的产业产值,同时提供了大量的相关产业的就业岗位。

北斗导航对我国的战略意义是十分巨大的,在未来会更加突出。

问答总结

中国的北斗导航系统,已经可以为全球提供导航服务,接下来就是进一步完善精度问题。在国内完全可以单独使用北斗导航,放弃GPS。

在亚太地区,北斗导航系统的精确度也是优于GPS的,因为北斗导航的卫星在亚太地区多增加5颗定位卫星,用来提高精确度。

现在仍然很多地区使用GPS,因为北斗系统尚未成熟,很多方面还有些逊色;再有就是先入为主的意识,认为GPS一定比北斗导航要好。

北斗导航组网成功后,在定位效果、信号质量上和GPS相当,但是要想完全成熟,并被市场和海外接受,仍然需要很大的努力。

我是科技铭程,以上是我的回答,希望可以帮到您,如有不妥之处,敬请批评指正!

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