北斗卫星导航系统和GPS哪家强

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年7月31日,中国北斗三号全球卫星导航系统正式开通。中国北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯之后,全球第三个成熟的全球卫星导航系统,并投入使用。

大国重器:北斗导航

敢跟美国硬刚的真正底气

中国北斗VS美国GPS,差距如此之大?

为什么会说北斗导航系统是大国重器呢?著名的“银河”号事件具体是什么事件呢?

“银河号货轮”事件

年,美国因为华为这一家中国民营公司,宣布进入“国家紧急状态”。

但谁会想到,年,距华为事件发生26年前,在当时的中美关系上,中国受尽了委屈。有年美军轰炸中国驻南斯拉夫大使馆,还有最震惊中外的“银河号”事件。

“银河号”是一艘中国的远洋集装箱货轮,当年,美国声称有确凿证据,指责“银河号”货轮载有可以制造化学武器的原料送往伊朗。美国官员在没有提供证据的情况下,“银河号”在公海被美军军舰截停并扣留长达三周。

美军是如何截停“银河号”的呢?事后公众方才知晓,原来美国关闭了GPS导航致使船只师傅方向感。

当时负责报道的专题记者回忆,作为中国人,目睹美国人无视中国主权和伤害中国人感情的蛮横行为和嚣张气焰,内心的气愤和怒火早就压制不住了。

由于被扣留长达三周的时间,船上物资日渐短缺,船员们开始从一天三顿改成一天两顿,有的人甚至一个星期都没洗澡。当美国人从军舰上给船长打电话说,“我们可以为你们提供油料、用水以及食品”时,“银河号”船长断然拒绝说:“我们不需要!”船员们表示:为了维护祖国的尊严,他们宁可节俭用食,也决不要美国的一滴油、一滴水。

事件最终以中国、沙特代表及美国顾问签署检查报告,确认“银河号”未载化学武器原料告终,美国政府事后态度强硬,拒绝道歉。这份屈辱刻在了每一个中国人的心里。

弱国无外交,依靠别国的技术是靠不住的,中国因为这记重重的耳光惊醒了,开始了自主研发属于自己的卫星导航系统。现在一大批国防项目也是自那之后立项的。

当时,沙特、美国和中国一起上船检查,从一开始只查伊朗货物到后来要求全部检查,导致中国航运业务一度在国际市场上被他国敬而远之,美国甚至在检查结果还未确定之前,就单方面公布了中国船带有化学武器,导致周围国家没有港口愿意接纳“银河号”。

我们先看看全球的卫星导航系统,再回来说北斗……

01全球的卫星导航系统

美国·GPS

GPS全称是GlobalPositioningSystem,全球定位系统。美国不将这个自己研发的系统取名为“美国定位系统”,而是“全球定位系统”,可见美国从取名开始就已经为这个系统定了位。

GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资亿美元,于年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

美国GPS耗资千亿,为什么还免费给全世界人使用?

俄罗斯·GLONASS

格洛纳斯(GLONASS),是俄语“全球卫星导航系统GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTEM”的缩写。取名这件事,竟然俄罗斯也不甘示弱。

俄罗斯年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。该系统于7年开始运营,当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到9年,其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。

欧洲·GALILEO

伽利略卫星导航系统(GalileoSatelliteNavigationSystem),是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,该计划于年2月由欧洲委员会公布,欧洲委员会和欧空局共同负责。

伽利略出现重大故障,错过抢救时间重新组网需10年,目光投向中国

印度·IRNSS

印度区域导航卫星系统(英语:IndianRegionalNavigationSatelliteSystem(IRNSS)、NAVIC)是一个由印度空间研究组织(ISRO)发展的自由区域型卫星导航系统,印度政府对这个系统有完全的掌控权。因为在敌对的状况下,无法保证可以取得GPS的信号,因此需要这个一个导航系统。印度区域导航卫星系统将提供两种服务,包括民用的标准定位服务,及供特定授权使用者(军用)的限制型服务。

让我们来看看印度小哥对IRNSS系统的测试……

02中国北斗系统的发展历程

前文已提及,美国在海湾战争中利用GPS系统的强大优势顺利赢得战争,以及令中国人屈辱的“银河”号货轮事件,都为中国北斗系统的开创埋下伏笔。

伏笔

海湾战争·GPS的胜利

年,海湾战争,美国动用了72颗军用民用卫星,首次全面使用GPS导航系统支援海陆空部队,该系统为美军提供了每天24小时的经纬度导航定位服务和每天19小时的三维定位服务,为美军赢得海湾战争发挥了重要作用。

这也是卫星导航系统第一次大规模使用。

在海湾战争的总结报告中,将战争的胜利归结为“GPS的胜利”。美国国防部把这场战争赞称为“第一次太空战争”。

“银河”号货轮事件

年7月,美国无中生有的指控正在印度洋航行的中国“银河”号货轮,向伊朗运输制造化学武器的原料。当时,美国强硬要求登船检查,在中国船只不从的情况下,美方关闭了GPS导航服务,使其被迫停在原地。

这一事件成了世界著名的“银河”号事件。这一奇耻大辱也为中国发展独立自主的“北斗”卫星导航系统埋下伏笔。

系统建立

技术试验

北斗一号系统

0年,中国发射成功两颗地球静止轨道卫星,北斗一号系统投入使用,为中国用户提供有源定位,授时,广域差分和短信通信服务。

虽然说北斗一号,定位精度不行,通信功能不强,但是区区两颗星,既实现了定位功能,又有了通信功能,还是非常成功的。

区域导航

北斗二号系统

在北斗一号的经验基础上,4年,中国正式启动北斗二号系统的建设。年年底,完成14颗卫星(5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星)发射组网。

北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上,增加无源定位体制,为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短信通信服务。

全球导航

北斗三号系统

9年,启动北斗三号系统建设。

年年底,完成19颗卫星发射组网,完成基本系统建设,向全球提供服务。

年,北斗系统的在轨卫星已达到39颗。

年6月,第55颗卫星发射组网,全面建成北斗三号系统。

北斗三号系统继承北斗有源定位服务和无源定位服务两种技术体制,能够为全球用户提供基本导航(定位、测速、授时)、国际搜救服务,中国及周边地区用户还可享有区域短信通信、星基增强、精密单点定位等服务。

03北斗系统的应用

各个领域

交通

农业

林业

渔业

公安

防灾减灾

特殊关爱

大众应用

电力

金融

当然还有最最重要的

国防军事

精准授时的应用

北斗的定位、导航功能,我们在生活中能够直接接触。但北斗远不止于此。例如,北斗的“授时”功能就是非常重要的“幕后英雄”。

“授时,就是给出准确的时间,对一些仪器设备来说就是进行时间的校准。”康国华说。

北斗如何提供授时?清华大学电机工程与应用电子技术系教授谢小荣介绍,北斗卫星上一般搭载3到4台高精度(约0.3纳秒级)原子钟作为基准时间源。卫星播发的电文中含有轨道坐标和卫星时间,结合接收机的空间坐标,通过求解方程组,就能够实现授时功能。“北斗的授时精度可达到10纳秒级,这一精度与GPS相当。”谢小荣说。

康国华介绍,时间基准是一个国家安全的保障,如高铁、电网、股市、计算机网络通信、跨海大桥和海底隧道建设等等,都需要时间同步。“可以说,现代社会离开统一时间基准是不可想象的。”康国华说。

时间基准有多重要?以电网为例,谢小荣给记者举例:一条公里的千伏输电线路,如果两端电压相量测量的时间基准差0.1毫秒,就可能产生27万千瓦的功率差异,相当于30多万户城镇三口之家的平均用电;电力系统故障分析时,要求变电站时间同步精度优于1微秒,否则可能导致错误的故障原因分析结果。

谢小荣表示,据不完全统计,目前已有上千套变电站时间同步装置接收北斗授时信号;超过20%的电力通信频率网接收北斗授频信号;相关产业估计达到数百上千亿元规模,并处于快速发展中。

精准授时为军事打击提供重要保障

短报文的应用

北斗特色,用导航卫星“发短信”

“短报文”服务是国外其他卫星导航系统均不具备的,堪称北斗特色。

简单地说,GPS等系统对于用户来说,只能接收卫星发出的信号,但无法向卫星发信息。而北斗的短报文功能可以实现双向通信,以类似于手机短信的形式,只要在服务范围,就能够将“短信”发到卫星上。

“最初的北斗一号仅对短报文系统进行了验证,二号、三号则分别实现区域和全球短报文服务。”陈宏宇表示。顾名思义,所谓区域短报文,就是服务中国及周边地区(东经75°至°,北纬10°至55°),而全球短报文服务则是向全球提供服务。

在手机短信都使用越来越少的今天,为什么北斗的短报文功能被如此看重?

显然,短报文服务并不是面向城市普通用户“上网聊天”的。它主要面向普通移动通信信号不能覆盖的地区(如无人区,荒漠,海洋,极地等)或通信基站遭受破坏的情况(如地震,洪水,台风等)。

在这些情况下,装有北斗短报文模块的北斗终端,就可以通过短报文进行紧急通讯,不仅能让用户知道自己“在哪儿”,也能告诉别人“发生了什么”。

渔业是北斗短报文应用的重要领域。在没有移动通信信号的海域,使用北斗系统短报文功能,渔民能够通过北斗终端向家人报平安,有力保障了渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护。年的中国卫星导航年会上,冉承其提到,全国7万余艘渔船和执法船安装北斗终端,累计救助1万余人。

另外,林业巡防、灾情通信,乃至电力等需要信息回传的领域,都是短报文应用的场景。

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