北京时间年6月23日9时43分。
随着长征三号乙运载火箭的升空,我国第55颗北斗卫星,即北斗三号最后一颗组网卫星成功发射。
这意味着,中国建设了26年的北斗卫星导航系统,在这一刻全面完成。
这套中国人掌握核心技术的卫星导航系统,终于打赢了全球星座部署的收官战。
今天,机哥想隆重地,给大家详细介绍一下,北斗。
北斗是什么
北斗系统,全称是北斗卫星导航系统(简称北斗或BDS)。
这是我国自己研制的全球卫星导航系统,可以在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并具备短报文通信能力。
别懵逼,通俗点说,北斗就是中国版的GPS。
它们都是一种GNSS(全球导航卫星系统),是利用天上的人造卫星,进行定位导航的系统。
晦涩的定义大家不必深究,只需要记住一个重点:北斗是我国自研的。
北斗系统的建设,从上世纪80年代就已开始筹划,历经有源定位的北斗一号、区域无源定位的北斗二号……
目前建设的,是能实现全球无源定位的北斗三号系统。
要认识北斗,一切还得从GPS说起。
一直到现在,还有很多人会把自己手机上的定位功能,直接说成GPS。
有些手机,甚至直接用GPS代表定位。
事实上这很不严谨,手机的定位既包含卫星定位,也包含蜂窝/WiFi网络定位。
即便单拎出卫星定位,也有很多套系统。
美国的GPS只是其中一款。
除此之外,江湖上能叫上号的,还有俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo,以及中国的北斗。
既然玩家这么多,为什么大家都默认把这种东西叫做GPS呢?
害,还不是因为人家起步早。。
美国GPS从年代就开始研制,年全面建成,先人一步在全球范围内实现普及。
久而久之,大家自然把GPS和这类东西画上了等号。
这就很像吉普(Jeep),本来是个越野车品牌,但因为知名度太高,后来就成了这类越野车的代称。
但今时不同往日。
你们现在用的手机,大部分品牌都已兼容北斗、GPS,以及另外几款主流卫星定位系统。
小米10Pro规格参数
华为P40Pro+规格参数
三星S20系列规格参数
是时候纠正一下叫法了。
OK,搞清楚了北斗是啥,下一个问题来了——
为什么要造北斗
大家都知道,GPS技术很成熟,而且全球普及,又公开免费……
咱们直接用不好吗,干嘛费那么大劲,自己造一个差不多的东西?
原因很简单:GPS属于美国军方。
从技术角度看,GPS精度最高的军用码仅对美军开放,民用码精度稍逊一筹,且“不可靠”。
大家看这张图。
这张图是GPS在年5月2日的前后的精度差别,很明显,右边比左边精确了不止一点点。
这其实是美国为了应对俄罗斯GLONASS的竞争,取消了先前的刻意干扰,使得GPS精度大大提升。
换言之,美国完全有能力控制GPS的精度。
那你想想,这种需要应用到军事用途的玩意儿,咱怎么可能用美国能轻易控制的技术?
就比如精确制导武器,你能用得踏实吗。。
虽然美国宣称GPS向所有人免费开放。
但你懂的,到了必要时刻,他们完全有可能对中国停用,甚至……返回错误数据。
这是有先例的。
大家都不会忘记“银河号事件”。
年7月,美国无端指控中国“银河号”货轮,有某些违规行为。
美方以此为由关闭其GPS系统,致使银河号被迫停止航行。
最后,银河号被扣留长达三周之久,船上并没有发现任何违规。
事情虽已过去,但这口怨气实在难以下咽。
这也使得我们坚定决心,一定要打造出属于自己的全球卫星定位系统。
无论从哪个角度来说,北斗都是我们必须掌握的核心技术。
北斗有多厉害
虽然机哥一向主张虚心谦卑,忌讳骄傲自满。
但在这件事咱真没必要谦虚,北斗如今绝对是,全球数一数二的卫星定位系统。
别说欧洲Galileo、俄罗斯GLONASS,就算是跟美国GPS比,北斗一点都不虚。
优点一:三轨
相较于GPS、Galileo等系统,北斗是唯一一个采用三种轨道卫星组成的混合星座。
包含倾斜地球同步轨道、中圆地球轨道、地球静止轨道。
相比之下,你看看GPS的星座图,仅仅集中在中圆地球轨道上。
北斗把低、中、高覆盖全了,于是拥有更强的抗遮挡能力。
优点二:三频
我们知道,电离层是地球大气层被太阳射线电离的部分,它会影响到电磁波的传播,具体而言包括折射、反射和延迟。
这个延迟会使卫星导航产生误差,于是,需要多个频率的信号来消除误差。
北斗系统的卫星,采用了三种工作频率。可以有效消除电离层的干扰,提高定位的可靠性。
多个频点的导航信号,也能提高服务精度。
优点三:短报文通信服务
从北斗的功能简介上,你就能发现它的与众不同。
除了定位导航、授时服务,北斗拥有其他家没有的“独门秘技”——短报文通信功能。
北斗的终端和卫星之间,可以实现双向的信息传递。
可别小看它,当年汶川地震,基础通信设施被破坏,传统的手机电话几乎无法使用。
北斗一号的短报文功能,在关键时刻顶上,成为救援队伍的重要通信方式。
看,这功能在关键时候是能救命的。
说了这么多,是骡子是马得拉出来溜溜。
要评价一个卫星导航系统的实力,最直观的指标就是“卫星可见性”,你可以理解为“信号覆盖”。
拿我们的手机通信打个不严谨的比方,到处都有基站的城市里,通信质量自然好过基站稀少的山野。
放到卫星定位系统里,也是类似的道理。
如果全球的每个角落,在任意时间内,都能看到的较多的卫星,说明它覆盖好,可用性强。
根据北斗系统最新一期的检测评估数据,北斗的覆盖是这样的:
全球可见自不必说,亚太地区稳稳地达到14颗以上,美洲大部分地区也能达到6~12颗。
再来看这张北斗的星历星座图。
根据卫星轨迹在地面的投影,中圆地球轨道卫星画出的曲线密密麻麻,八字形的倾斜地球同步卫星,进一步加强亚太地区的覆盖。
最后,北斗实现全球精度水平10米(水平、高程),而在亚太地区更是达到5米。
作为对比,GPS是水平9米,高程15米。
GLONASS为水平10米,高程20米。
Galileo为水平7.5米,高程15米。
简而言之就是一个字:牛。
随着今天,北斗三号最后一颗组网卫星的成功发射。
我们可以自豪地宣布,中国人在卫星定位导航领域,终于实现独立、自主。
可以预见的是,凭借北斗在交通运输、农林渔业、水文监测、气象预报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等多个领域的应用。
北斗一定会给我们带来超乎想象的益处。
回想20世纪70、80年代,北斗计划由最早期的研究,一步步走到现在,不知不觉便走了40年。
中国的卫星导航系统建设,经历了无尽的艰辛和酸楚。
但现在,当这个梦终于变成现实,回头望去,我只想说:
值!
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