
北斗三号系统最后一颗卫星发射成功,有什么实质性意义?在回答这个问题之前我们先一起看看为什么有GPS了,还要做个北斗?
很多人可能会很疑惑,GPS已经很好用了,中国为什么还要做一个北斗导航呢?
因为,GPS不属于中国。
首先我们要知道,我们日常使用的GPS导航所使用的卫星信号主要来自于美国空军从上世纪70年代就开始投入建设的Global Positioning System,它在民用市场开放一直占领着全球定位市场。在很长时间里,我们受惠于GPS定位系统,但同样也一直能感受到这一套系统的潜在风险。
1999年印度和巴基斯坦Kaigil发生战争,印度要求美国提供战争地区的GPS数据,但是遭到美国的拒绝。
可以想象,如果战争中GPS服务遭到人为的暂停或者干扰,那么依赖于GPS的所有武器装备都将无法使用,后果不堪设想。中国得找到自己的卫星导航系统,并开始向全世界取经。
然而1999年,美国全面禁止出口、转移相关卫星技术给中国,中国只好转向欧盟。同年,欧盟提出了伽利略全球卫星定位系统,中国作为欧盟的好朋友在2003年中欧签署《伽利略计划技术合作协议》后计划投资2亿欧元用于技术研发等工作,然而在很多核心技术的研究和分享上,中国被排除在外。
当国际上对我们不理解不友好的时候,中国重心重新放在北斗系统上。中国就像一个起早努力的学生一样,不断地学习、尝试,开始打造属于中国人自己的卫星导航系统。2005年9月国家发改委、国防科工委联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》,正式将北斗列为国家基础建设规划。
北斗的卫星不断地发射上天,北斗的系统也在不断地升级进化:2007年2月太空中只有四颗北斗导航卫星,到2012年底已经有14颗卫星,而随着北斗三号系统全球组网的最后一颗卫星在西昌成功发射,北斗三号系统全面建成,天上的55颗卫星开始服务全球。
看到这里北斗全球组网的实际意义已经很清晰了,我们不再受制于人,我们国家更安全了。国内北斗替换GPS已经箭在弦上,就看需要多长时间能完成罢了,全球范围内就不要想了,美国欧洲俄罗斯都不会同意。不过北斗的后发优势,已经让其在卫星数量和功能等多个技术层面上超越了伽利略和GPS,国内用也是美滋滋的,我们一起看看北斗对比GPS到底先进在哪儿?这些技术又是怎样为我们的生活服务的?
不同于美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧洲的伽利略定位系统,北斗在设计之初就取其精华,采用了截然不同的思路:三种轨道、三种频段。
在卫星定位系统中,一般只需要4颗卫星就可以精确地计算出目标的经度、维度、高度和时间来实现定位,而能够接收到的卫星信号越多,定位的速度和精度也会更好。现在天上正飞着55颗北斗的卫星,它们分别在地球静止轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)和中圆地球轨道(MEO)上运行着。
这让我们能在全球任何地点任何时刻搜到6颗以上的北斗卫星,而在我们亚太地区最少能搜到12颗北斗卫星。实际上,我们可以搜到更多的北斗卫星信号,比如北京可以搜到最少18颗北斗卫星。
同时北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统。双频信号可以减弱电离层延迟的影响,而三频信号可以构建更复杂模型消除电离层延迟的高阶误差,使用三频信号可提高载波相位模糊度的解算效率,理论上还可以提高载波收敛速度。
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看不懂对不对?用人话来说就是,三频信号能提高定位可靠性,增强数据与处理能力,提高定位的可靠性和抗干扰能力。
而且从2000年到今天,北斗已经实现了从区域有源定位到全球无源定位的技术升级,用户不再需要笨重的终端来与卫星进行通讯,现在只要终端内的定位芯片支持北斗信号就可以接受北斗定位信号进行定位,它也就可以放入更小、更贴近生活的设备里,比如智能手机、共享单车等。
在这些技术的共同作用下,2012年北斗在亚太地区的定位精度已经和GPS相当。
而到了2017年北斗在亚太地区的定位精度已经超过GPS。目前北斗全球范围内的定位精度优于10米,亚太地区的精度优于5米。
现在你应该明白北斗先进在哪儿了吧?亚太地区的精度优于5米,比GPS定位精度更高。至少以前网约车司机会问“你有没有搞清楚自己的定位”这种灵魂拷问,现在有了北斗这件神兵利器,这种情况将不再出现。
除了我们常用的地图导航,现在这个系统已经在交通运输、农林渔业、减灾救灾等各行各业得到广泛应用。
在四川广汉,搭载北斗终端的无人驾驶插秧机在水田里自动折返插秧。它能自动规划最优路线,自动完成插秧作业,1小时就可以完成以前一个人7天才能完成的插秧劳作。
在甘肃的田间,安装了北斗终端的农机用于马铃薯和玉米的播种工作,在北斗信号的加持下,北斗农机作业的误差可控制在1-2厘米,效率提高了20%-25%。
在内蒙古,安装了北斗终端的大型无人驾驶玉米精量播种机每千米播种作业偏差不超过2厘米,并保证作业不重不漏,每天可完成100亩的工作量
北斗还能给珠峰准确地测身高。5月27日上午11点,珠峰高程测量登山队登顶珠峰,他们将使用依托北斗卫星导航系统的设备进行珠峰高度的测量工作,国外媒体认为将产生“有史以来最精确的测量结果”。
除了这些,北斗其实早已经进入我们的日常生活,让不少国民级应用更加便民。比如局座点赞的哈啰出行小蓝车,骑过共享单车的朋友都知道单车上的定位有多佛系,有时候明明APP地图上显示身边就有一辆车,但却看不到这一辆车,定位不准的问题已经开始影响到运维人员,因为……他们有时候也会出现找不到车的情况。呐,这就很尴尬了!每天几百万辆单车在路上跑,即便是极低的概率也会造成不少的麻烦。不过哈啰在3月底先后发布了新款共享单车“云行”和新款共享助力车“云起”,这两款车型均接入北斗定位服务,随后,哈啰对路面所有存量共享单车进行了远程固件升级,目前哈啰单车已全线接入北斗定位服务。
截至2019年年底,国产北斗导航芯片出货量已超 1 亿片,北斗导航产品已输出到 100 余个国家和地区。中国新入网的智能手机中已经有70%以上的提供北斗服务,你现在购买的所有国产品牌手机都支持北斗卫星定位系统,当你打开定位功能时它已经在接受北斗卫星发射的信号。
小学的课堂上老师告诉我们晚上抬起头就能在天上可以看到北斗七星,它默默地指引着方向,如今我们虽然肉眼看不到北斗的卫星,但是却可以随时在共享单车、无人拖拉机、珠穆朗玛峰、智能手机、自动驾驶汽车等等接收到它发来的定位信号。
北斗正在以中国速度、中国精度和中国智慧悄无声息地进入了我们的生活,改变我们的生活。
