引言

上世紀(jì)五十年代，美蘇在冷戰(zhàn)時期在政治、軍事和科學(xué)領(lǐng)域進行了一系列的競賽，促進了軍工業(yè)以及科技的高速發(fā)展。比如，1957年，蘇聯(lián)率先向宇宙發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，美國立刻感受到了緊迫感，開始制定本國的航天發(fā)展計劃，最終實現(xiàn)了“載人登月”的壯舉。

幾十年過去了，蘇聯(lián)解體后，長久的積淀讓美國一躍成為全球頭號強國，憑借著全球定位系統(tǒng)，美國在衛(wèi)星定位領(lǐng)域更是世界的領(lǐng)導(dǎo)者。GPS也從軍用拓展到民用，面向全世界開放, 為無數(shù)用戶提供了重要的定位能力。

偉大的鄧小平同志曾提出“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的重要論斷，如今中國也越來越重視科技的建設(shè)與發(fā)展，追求在高新領(lǐng)域的技術(shù)突破，不僅在不少領(lǐng)域打破了西方國家的壟斷，甚至還實現(xiàn)了彎道超車。中國也擁有屬于自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，那就是 “北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)。不過這款定位系統(tǒng)與美國的GPS相比較起來，還非常的“年輕”，差距是肯定有的，那么到底還有多大的差距呢？

美國GPS強在哪兒？

全球定位系統(tǒng)是一種空間導(dǎo)航系統(tǒng)，由24顆衛(wèi)星組成，這24顆衛(wèi)星每12小時繞地球一圈，以兩個不同的L波段頻率L1和L2連續(xù)播放全球定位系統(tǒng)信號。除全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星外，該系統(tǒng)還包括一個全球衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(luò)和全球定位系統(tǒng)接收器，這些接收器獲取全球定位系統(tǒng)信號并將其轉(zhuǎn)化為定位和定時信息。GPS提供了多項服務(wù)，包括高度精確的三維位置信息、精確的速度和授時服務(wù)，并可供全球無限量的軍事、民用和商業(yè)用戶使用。

GPS確定用戶位置的基本原理很簡單。 GPS接收機被安裝在手機上，當(dāng)用戶與三顆GPS衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星位置是已知的，就可以應(yīng)用著名的三角測量制圖程序來確定用戶的位置。接收機將位于三個球體的交點上；每個球體的半徑為一個接收機與衛(wèi)星的距離，并以該特定衛(wèi)星為中心。理論上，需要三顆同時跟蹤的衛(wèi)星的距離及其坐標(biāo)。

定位信息是經(jīng)由GPS信號處理后的結(jié)果。最初，由于衛(wèi)星星歷的不確定性、大氣狀況、接收機的質(zhì)量參差不齊等情況，全球定位系統(tǒng)的測量容易產(chǎn)生一些誤差。經(jīng)過長時間的試驗與改良，GPS已經(jīng)能夠計算出更精確的位置。接收機的位置也可以在以后的GPS軟件處理過程中進行修正，可以將定位精度大大提高，誤差控制到1米以內(nèi)。

如今GPS的定位功能非常強大，民用GPS的精度可以達到5米左右，軍用精度則更高。為了進一步提高GPS的定位精度，美國還開發(fā)了GPS相對定位方法，設(shè)計了現(xiàn)代化的GPS信號，并將在近期內(nèi)投入使用。在這種情況下，定位精度水平將提高到以厘米計算。

其次，GPS的發(fā)展歷史悠久，覆蓋率極為廣泛，高達98%，它已經(jīng)服務(wù)于世界上大多數(shù)國家的用戶，知名度相當(dāng)廣泛。截至2019年2月，全球定位系統(tǒng)共有31顆人造衛(wèi)星，其中27顆在某一特定時間使用，其余分配為備用衛(wèi)星，更多的退役衛(wèi)星在軌并可作為備用。超過24顆的額外衛(wèi)星通過冗余測量提高了GPS接收器的計算精度。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，GPS為未來的可靠性和可用性將會進一步提升。

你對中國“北斗”了解多少？

“北斗”計劃于1994年正式啟動，一直被稱為“中國有史以來規(guī)模最大的航天計劃”。僅在過去的兩年半時間里，就有來自400多家研究機構(gòu)和企業(yè)的30多萬名科學(xué)家和工程師參與其中。

“北斗”的總設(shè)計師楊長風(fēng)在央視面向觀眾說：“中國現(xiàn)在正在從航天大國走向真正的航天強國?！?經(jīng)過幾十年的努力，隨著第35顆衛(wèi)星到達地球靜止軌道，我國終于在2020年完成了“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的，目前已覆蓋全球，世界上一半以上的國家都在使用該系統(tǒng)，其導(dǎo)航產(chǎn)品已出口到120多個國家。全球用戶都能夠獲得其對現(xiàn)代經(jīng)濟至關(guān)重要的高精度定位、導(dǎo)航和定時服務(wù)。

“北斗”比起GPS還有多大的差距？

“北斗”衛(wèi)星系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)超過了GPS，并逐漸挑戰(zhàn)GPS長久以來的優(yōu)勢地位。截至2020年6月底，“北斗”系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)超越了GPS，共有35顆人造衛(wèi)星在運行，而GPS只有31顆。

美國方面顯然也認識到了這一點，他們對于“北斗”也表現(xiàn)出了更多的關(guān)注度。中國“北斗”定位系統(tǒng)的崛起，并不是簡單地在與美國的競爭中多了一項定位服務(wù)，而是戰(zhàn)略上的挑戰(zhàn)。

不過，說“北斗”是世界上名列前茅的全球?qū)Ш较到y(tǒng)是沒有問題的，但它與美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)相比仍然有著不小的差距。最重要的一點就是，盡管北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量不輸GPS，但它的穩(wěn)定性相較GPS導(dǎo)航系統(tǒng)來說卻更低。

從精度上來看，目前“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度約10米，測速精度是0.2米每秒，這一數(shù)據(jù)無法超越GPS。另一個明顯的缺陷就是知名度，在“北斗”還如同幼嬰在襁褓中成長時，美國的GPS技術(shù)已經(jīng)趨于成熟了，所以在宣傳和覆蓋度上差異明顯。全球許多國家的用戶已經(jīng)習(xí)慣使用GPS，他們或許有著“先入為主”觀念，不愿意換掉GPS去嘗試一款全新的替代產(chǎn)品。所以，距離“北斗”真正超越GPS，落實到千家萬戶，任重而道遠。

不過我們完全不用感到失落，因為造成這一差距的本質(zhì)原因還是“北斗”誕生的時間太短了，年輕也就意味著它投入使用的時間尚且不長，所以在使用頻率和誤差測試等方面是不及GPS的，科研團隊所累積的實踐經(jīng)驗也比較少，它的改進和完善需要經(jīng)過更長時間的檢驗。而且我國的“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)也存在著不少GPS所沒有的優(yōu)勢，比如它的對于國產(chǎn)手機的適配性更強、誕生較晚本身蘊含的技術(shù)會比GPS更加先進等。

結(jié)語

在不久的將來，北斗系統(tǒng)將進一步優(yōu)化其服務(wù)性能，擴展服務(wù)范圍，增強連續(xù)穩(wěn)定運行能力，它與GPS的差距也會持續(xù)縮短。從軍事、行業(yè)到大眾應(yīng)用，“北斗”的經(jīng)濟社會效益逐漸顯現(xiàn)，它變得不再陌生與遙遠，而與我們每一個人息息相關(guān)。這一切都讓無數(shù)國人深感自豪，“北斗”可以說是我們國家當(dāng)之無愧的“大國重器”。

“平地起高樓”用來形容新中國成立后取得的一項項巨大成果再合適不過了，而“蓋起這棟高樓”是無數(shù)中國人用智慧與實際行動去實現(xiàn)的。曾經(jīng)有人問：為什么中國一定要自主研發(fā)衛(wèi)星定位系統(tǒng)？直接用現(xiàn)成的GPS不好嗎？為什么一定要費時費力去搞研究呢？答案很簡單：以GPS為代表的高新科技在戰(zhàn)爭中的巨大威力得以展現(xiàn)，在核心技術(shù)上，自己擁有的一定要依賴別人更強。

“北斗”的誕生對于中國有著特殊而深遠的意義，它讓我國成為繼美國與俄羅斯后世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。盡管它的性能現(xiàn)在并不是最強的，但它就像一個被寄予厚望的“新生兒”，在砥礪中不斷收獲經(jīng)驗，最終收獲長足的進步。