我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功，這標(biāo)志著中國經(jīng)過26年的努力，終于成功建成100%自主可控的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

中國成為繼美國GPS之后，唯一建設(shè)完成全球?qū)Ш较到y(tǒng)的國家。(俄羅斯、歐盟的導(dǎo)航系統(tǒng)還不完善)

中國為什么要建造北斗導(dǎo)航

在80年代的時候，兩彈一星元勛陳芳允提出要建造屬于中國自己的導(dǎo)航系統(tǒng)的時候，許多的科學(xué)家也提出反對，認(rèn)為既耗費(fèi)金錢，而且中國沒有相應(yīng)的技術(shù)，完全可以使用美國成熟的GPS導(dǎo)航，不需要額外建造。

海灣戰(zhàn)爭的爆發(fā)，讓中國見識了GPS的威力，由于GPS建立了全球性地心坐標(biāo)及高程標(biāo)準(zhǔn),可為中、遠(yuǎn)程武器的發(fā)射、導(dǎo)航提供精確的坐標(biāo);可為飛機(jī)、艦船、坦克作實時導(dǎo)航及為導(dǎo)彈制導(dǎo);可為偵察目標(biāo)定位;可為火炮陣地、火箭發(fā)射場、衛(wèi)星跟蹤站等軍事目標(biāo)精確定位,美國在海灣戰(zhàn)爭中就利用GPS技術(shù)來確定目標(biāo)、調(diào)遣兵力,并對伊拉克的軍事要塞實施準(zhǔn)確的攻擊,它不僅在飛機(jī)上、坦克上、戰(zhàn)車上裝配有GPS,甚至配備到單兵身上。

GPS技術(shù)與慣導(dǎo)系統(tǒng)的有機(jī)融合所具有的優(yōu)點(diǎn)是;具有短期精確度和自主性能的慣導(dǎo)系統(tǒng)(INS)與具有長期精確度的GPS接收機(jī)可以構(gòu)成一個最佳組合。如果中國不擁有導(dǎo)航系統(tǒng)，一旦戰(zhàn)爭開始，美國關(guān)閉GPS，中國將成為瞎子，任人宰割!

另外，隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展，人們對衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用需求也越加旺盛，特別是交通、電力、通信、金融等基礎(chǔ)行業(yè)，對衛(wèi)星導(dǎo)航的依賴越來越大，北斗系統(tǒng)對推動國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重大戰(zhàn)略意義。

全球?qū)Ш较到y(tǒng)還具有重要的授時功能，授時是指確定、保持某種時間尺度，并通過有線或者無線的方式將代表這種尺度的標(biāo)準(zhǔn)時間信息發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的一系列過程。授時的方法有很多，但是在各種授時方法中，衛(wèi)星授時由于覆蓋范圍廣、精度高、全天候和通用性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，衛(wèi)星授時是實現(xiàn)全球范圍內(nèi)時間精確同步的最佳選擇。

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舉例來說，精確的時間同步對于涉及國家經(jīng)濟(jì)社會安全的諸多關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要，通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)的有效運(yùn)行都依賴于高精度時間同步。在移動通信中需要精密授時以確?；镜耐竭\(yùn)行，電力網(wǎng)為有效傳輸和分配電力，對時間和頻率提出了嚴(yán)格的要求。

用上北斗之前，我國的電力授時是完全依賴美國GPS、俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的，導(dǎo)致其存在巨大的安全隱患，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

這讓國內(nèi)科學(xué)家認(rèn)識到，一旦與美國爆發(fā)矛盾，沒有自己導(dǎo)航系統(tǒng)，中國將變成一個瞎子，成為任人宰割的魚肉。

為了解決中國資金、技術(shù)不足問題，中國科學(xué)家提出了三步走戰(zhàn)略，譚述森院士創(chuàng)造性地提出了集定位、通信和授時三大功能于一體的工程建設(shè)方案，1994年，北斗一號正式開始啟動建設(shè)，標(biāo)志著中國建造衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)拉開了序幕。

中國北斗為什么領(lǐng)先GPS

GPS于60年代末開始研制,1973年系統(tǒng)方案正式誕生,1994年建成實用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),而中國北斗憑借著后發(fā)優(yōu)勢，在多方面領(lǐng)先GPS。

北斗系統(tǒng)是由GEO衛(wèi)星、IGSO衛(wèi)星和MEO衛(wèi)星三種軌道衛(wèi)星組成的混合導(dǎo)航星座。GEO衛(wèi)星相對地球靜止，軌道高度35786km，軌道傾角為0度，單星覆蓋區(qū)域較大，3顆衛(wèi)星可覆蓋亞太大部分地區(qū)。

IGSO衛(wèi)星軌道高度與GEO衛(wèi)星相同，軌道傾角為55度，星下點(diǎn)軌跡為“8”字。北斗MEO衛(wèi)星軌道高度約21500km，軌道傾角為55度，繞地球旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，通過多顆衛(wèi)星組網(wǎng)可實現(xiàn)全球覆蓋，北斗MEO星座回歸特性為7天13圈。

北斗獨(dú)創(chuàng)的混合星座設(shè)計，既能實現(xiàn)全球覆蓋、全球服務(wù)，又可為亞太大部分地區(qū)用戶提供更高性能的定位導(dǎo)航授時服務(wù)。亞太大部分地區(qū)，每時可見約12至16顆衛(wèi)星，全球其他地區(qū)每時可見4至6顆衛(wèi)星，衛(wèi)星可見性和幾何構(gòu)型較好。

北斗三大功能領(lǐng)先GPS，分別是短報文通信、有源定位和三種工作頻率。

電離層會影響電磁波傳播，是衛(wèi)星導(dǎo)航定位的最大誤差源，必須消除。電離層的干擾與衛(wèi)星信號頻率相關(guān)，因而采用至少雙頻信號可以構(gòu)建電離層延遲修正模型最大限度去除這部分干擾因素，對定位精度的提升非常顯著，三頻則可以構(gòu)建更復(fù)雜模型消除高階影響。

此外，在三個頻段上發(fā)射也增加了不同信號(軍用、民用)的調(diào)制選項，抗干擾能力得到提升，也提高定位可靠性，對于厘米級乃至毫米級定位中最核心的載波相位模糊度解算也大有益處。

近些年來原本雙頻信號的GPS系統(tǒng)也在擴(kuò)展成三頻系統(tǒng)。可見北斗的后發(fā)優(yōu)勢。

有源定位就是用戶可以把自己的位置報告給其他的網(wǎng)絡(luò)或指揮控制中心，最終實現(xiàn)定位。有源定位在調(diào)度系統(tǒng)以及指揮系統(tǒng)上應(yīng)用是非常廣泛的，它能實現(xiàn)地面快速定位，相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的指揮調(diào)度將變得更加容易。

其中有源定位和短報文通信功能相結(jié)合，既能知道“我在哪里”，也能知道“你在哪里”。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計師譚述森表示，GPS的無源定位方式只解決了“我在哪兒”的問題，而北斗的有源定位方式同時解決了“我在哪兒”和“你在哪兒”的問題，可以說“靠一個北斗用戶機(jī)就可以走遍天下”。

以海洋漁業(yè)為例，“我在哪里”，能夠使?jié)O民通過船載設(shè)備實現(xiàn)自主定位;“你在哪里”，使岸上的人通過監(jiān)控知道漁船在什么地方，截至目前為止，北斗累計救助漁民1萬余人。

在沙漠、山區(qū)、海洋等人煙稀少的地區(qū)實施搶險救援時，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除導(dǎo)航定位外，還能通過短信功能，利用衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備及時報告所處位置和災(zāi)情，有效縮短救援搜尋時間，提高搶險救災(zāi)時效。

美國有一個專門的低軌道衛(wèi)星星座Orbcomm，專門用來收集遠(yuǎn)海上的船舶位置信息，回傳至船舶管理機(jī)構(gòu)。

但是，中國的船舶位置信息回傳如果交給美國公司，所有的船舶信息都將無所保留地奉獻(xiàn)給美國。由于北斗具有短報文功能，即北斗是可以在海上發(fā)短信的，所以通過北斗，將北斗覆蓋區(qū)域內(nèi)的中國船舶位置回傳，既能保證信息安全，又能在船舶遇險時及時救援。

今天，我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星，北斗三號全面建成，北斗三號系統(tǒng)將向用戶正式提供有源定位服務(wù)。(北斗三號全面建成之前和GPS一樣是無源定位)

2020年之后，北斗導(dǎo)航能夠為全球用戶提供基本導(dǎo)航(定位、測速、授時)、全球短報文通信、國際搜救服務(wù)，中國及周邊地區(qū)用戶還可享有區(qū)域短報文通信、星基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位等服務(wù)。

北斗導(dǎo)航目前發(fā)展

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一經(jīng)建成便需要長期維持、持續(xù)投資，最有效的方式便是軍民融合、從民用市場盈利。而目前經(jīng)過幾十年的布局和規(guī)模化應(yīng)用，GPS在民用市場領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，依然處在絕對領(lǐng)先定位，這是北斗導(dǎo)航目前的劣勢。

從2013年1月1日起，各示范省份在用的旅游包車、大客車、危險品運(yùn)輸車輛需要更新車載終端的，應(yīng)安裝北斗兼容車載終端，來促進(jìn)北斗導(dǎo)航的商用，目前70%的智能手機(jī)在使用北斗導(dǎo)航。

在不久的將來，完全自主可控的北斗系統(tǒng)將形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并逐步應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。伴隨互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，北斗技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益正在凸顯。

2018年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)3016億元，較2017年增長18.3%。其中包括芯片、器件、算法、軟件、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、終端設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值達(dá)1069億元，占總產(chǎn)值的35.44%，北斗對產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)值貢獻(xiàn)率達(dá)80%，由衛(wèi)星導(dǎo)航衍生帶動形成的關(guān)聯(lián)產(chǎn)值達(dá)1947億元。

可以說，北斗導(dǎo)航的建成打破了美國的壟斷，將對中國國防、民生經(jīng)濟(jì)作出重要貢獻(xiàn)，另外，對于提高中國國際話語權(quán)具有重要的作用?？梢哉f，北斗是我國航天的超級成就。