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免費的GPS,為什麼中國卻不蹭?

免費的GPS,為什麼中國卻不蹭?

GPS與北斗有啥不一樣?對我們的生活有什麼影響?這是一個很有深意的話題。關於北斗,各類學術文章有很多,但太專業,普通人很難懂,看一會兒就沒興趣了,今天我就從閑談的角度出發,來侃一侃北斗COMPASS!

網路上有很多北斗導航衛星相關的資料,多數是宣傳政府科研實力的報道,內容比較單一,不便於讀者全面了解,並且很多是非專業人士寫的。科技報道不是由科技人士撰寫,而是文科出身的記者提筆,只能觸及北斗的表面,無法知其深意。這種現象是國內科技報道的頑疾了。

不僅僅是外行,包括許多測繪人,對北斗的理解還停留在「版的GPS」這樣一個模糊的概念。其實在這麼多宣揚的科技裡面,北斗衛星導航系統是很靠譜的一項,是能夠撐起「製作」的扛鼎之作,有必要了解那些你所不知道的北斗衛星。

北斗的命名

北斗衛星導航系統,英文名COMPASS,中文音譯為BeiDou。其實從「北斗」這個命名說來也是大有文章,其一:Compass單詞的意思是指南針,司南。而指南針作為古代四大發明之一,從它的發明伊始,就是作為導航工具。其二:司南,咱們都知道它是個磁石勺子,古人用來辨別方向的一種儀器,由於磁鐵指南,故名司南,而勺子又象徵著北斗七星,與北斗導航一拍即合。此時不得不說中華文明的博大精深。

為什麼要建設北斗?

GPS對全世界的來說是個福利,但在軍事方面卻是個問題。所以美國將GPS分為民碼和軍碼,對外開放的只是民碼,精度比美國軍方使用的軍碼差了十倍。更重要的是,萬一跟美國打起了仗,人家把GPS民碼給你一停,你不就懵了?

所以說,他國的軍備絕不能依賴美國的GPS,必須要發展本國的定位導航系統。當然,全球定位導航系統只是少數大國的權利,因為全球定位導航系統實在是太浩大,綜合國力微弱的小國家們根本就造不起,還是老老實實地繼續用GPS吧!

北斗一代的由來

中華名族向來就是個有抱負的名族,在定位導航衛星這事上很重視。實際上從上個世紀70年代就已經開始用心了,七五規劃中提出了「新四星」計劃,隨後提出過單星、雙星、三星、三到五顆星的區域性系統方案,以及多星的全球系統設想。研究、論證、再研究、再論證……從來就沒有停止過。

80年代初期,以「兩彈一星」元勛成芳允院士為首的專家團體提出了雙星定位方案,這是當時公認的最優方案,但因經濟條件等原因擱置了十年。1991年,美國的GPS在海灣戰爭中的應用非常成功,於是徹底把人打醒了,決策層深刻意識到沒這東西是真的不行,雙星定位方案馬上啟動。

當時的國情是又沒經驗又沒錢,剛起步可得悠著點,從小打小鬧開始吧,上來就玩大的容易玩脫。懂點GPS定位原理的都知道,在空間中至少要有三顆衛星才能定位,我們的雙星定位方案怎麼定位呢?原來雙星定位方案中有個高度儀,用戶需要自測高程,並將結果作為第三個坐標。那為什麼不幹脆發射三顆衛星呢?原因很簡單,高度儀很便宜,衛星很貴……

只有兩顆星,當然不能像美國GPS那樣搞中軌道的,軌道低了覆蓋面就小,兩顆中軌道衛星多數時間會在上空以外的地方飛行,那大陸還咋用呢?因此只能搞高軌道的,而且還得是靜止的,這樣才能妥妥地停在大陸的上空。靜止高軌道是雙星定位的必須選擇,從技術上講這毫無疑問是正確的,但卻埋下了性能不強的隱患,這就是要談的下一個問題,北斗一代的缺陷。

北斗一代的缺陷

衛星相對地面物體被測物體的相對速度越大,多普勒效應越明顯,定位就會更加準確,這甚至是定位導航衛星的核心原理基礎。由於北斗一代的這兩顆衛星的軌道很高,導致了地面被測物體與衛星的相對速度很低,於是多普勒效應就不明顯,其定位精度自然遠遠比不過GPS。

平心而論,北斗一代已經達到了設計指標,工程是非常成功的,畢竟就只有兩顆星嘛,怎麼能跟幾十顆衛星的GPS相比呢,好比是你花了幾百塊買了個腳踏車,罵它不如小車好,這是有失偏頗的。

北斗曾經加入伽利略計劃

北斗一代的使用體驗比較差,怎麼辦?這時看上了歐洲的伽利略計劃,這是歐洲國家聯合搞的全球定位導航衛星系統計劃,因為這個項目實在是太燒錢,歐洲有技術但缺錢,於是他們盯上了土豪,當時正因為北斗一代不給力而發愁呢,自然是一拍即合。

據報道稱加入了伽利略計劃,並且很大方的交了兩個億的入會費。但越來越覺得不對勁,歐洲居然把日本和印度也拉入伙了,他們出的錢少但權利不少,這不是把作寶搞嗎?而且這兩個國家本來就是我們的冤家,於是乎退出單幹,開始發展北斗二代。北斗二代計劃在2020年前發射35顆衛星,形成全球性的定位導航系統。

太空資源分配

北斗二代的規模與GPS相當,申請的軌道和頻率與歐洲伽利略比較一致,這就不可避免地遇到了衛星軌道和頻率爭奪的問題。衛星軌道和空間頻率是人類共有的資源,那該如何分配呢?國際規則是先佔先得。該原則是西方發達國家制定的,他們認為各國都有同樣機會的公平原則。即使你覺得沒道理,你也沒能力阻止發達國家占軌道和頻率。

2005年伽利略計劃的第一顆衛星上天了,但是因為缺錢而沒有開通頻率。隨後北斗二代的第一顆星也隨後上天了,而且上去就開通了,這下就把軌道和頻率都占上了,這為啥呢?因為有錢,任性!

歐洲伽利略那邊慢悠悠,而這邊的北斗接二連三,後來還搞起了一箭雙星,而伽利略計劃和北斗二代有些頻率是重合的,雙方都在國際電信聯盟組織備案了,誰先佔上就算誰的,的快節奏把歐洲搞急眼了,通過美國給施壓,要求放慢腳步等等友好的歐洲人民。

以前歐美國家經濟技術壓制時搶佔資源,技不如人只能認慫,好不容易翻盤了,現在要又我謙讓?想太多。不理會歐美的抗議,按既定的節奏繼續發射衛星。

北斗地基增強系統

雖然現在還沒有把35顆衛星打全,但亞太地區的北斗二代定位導航網路已經建起來了,並已投入了使用。GPS和北斗的中軌道運動衛星都是30顆,它們各在太空上織就了一張網,GPS網眼最密處是在美國上空,北斗二代網眼最密處在上空,為本土提供服務是第一要務。

目前華測承建最大省級北斗地基增強系統,該系統由100座基準站組成的基準站網路、數據處理系統、運營服務平台、數據播發系統和用戶終端組成。

對於亞太國家來說,北斗比GPS更有優勢。亞太國家認識到了北斗的優勢,政府也積極推動北斗二代在亞太地區的應用,於是泰國、馬來西亞、汶萊、印度尼西亞、柬埔寨、寮國等國家派出了19名專家,於2014年7月來到考察北斗二代,研究討論合作的事項。

泰國專家表示,有些GPS衛星的信號泰國收不到,而北斗所有的衛星信號都能接收到,當然要建設北斗地基增強系統,而且泰國現在已建成了首批CORS站(連續運行衛星定位導航服務系統)。馬來西亞緊隨其後,將成為北斗地基增強系統的下一個落戶的國家。

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