GPS和北斗-深度解析兩大定位技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于位置服務(wù)的要求越來(lái)越多，有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，60%的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會(huì)使用地理位置數(shù)據(jù)，尤其是大范圍的室外定位將會(huì)是一個(gè)不可忽視的市場(chǎng)。

國(guó)際上有一個(gè)高大上的俱樂(lè)部，它只有四個(gè)會(huì)員，卻吸引了各國(guó)首腦的關(guān)注和眾多頂級(jí)科學(xué)家工程師的研究，這個(gè)俱樂(lè)部就是GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)），四個(gè)會(huì)員分別是美國(guó)GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS、中國(guó)北斗COMPASS。

中國(guó)北斗是個(gè)新會(huì)員，同時(shí)也是發(fā)展勢(shì)頭最猛的會(huì)員，北斗是咋回事？對(duì)我們的生活有什么影響？這是一個(gè)很有意思的話題。關(guān)于北斗，學(xué)術(shù)期刊上的文章有很多了，但專業(yè)文章的術(shù)語(yǔ)太多，普通人讀不懂，而且也不會(huì)有興趣去讀。

一、從GPS說(shuō)起

1957 年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了全世界第一顆人造地球衛(wèi)星，開(kāi)創(chuàng)了人類的空間世紀(jì)。美國(guó)對(duì)此密切關(guān)注，有一位名叫比爾·蓋伊的數(shù)學(xué)家和一位叫喬治·威芬巴赫的物理學(xué)家，他們?cè)诨羝账菇鸬膽?yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，那就是這顆衛(wèi)星的頻率出現(xiàn)了偏移，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移效應(yīng)。

這兩位科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)如果在地面上架設(shè)多部接收機(jī)，就可以根據(jù)接收到的信號(hào)的不同頻差推算出這個(gè)衛(wèi)星的具體位置，他們很高興地把這個(gè)研究成果告訴了實(shí)驗(yàn)室主任弗蘭克。麥克盧爾，說(shuō)他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)蘇聯(lián)衛(wèi)星的多普勒定位跟蹤。

弗蘭克主任當(dāng)時(shí)在做海軍的一項(xiàng)研究，研究?jī)?nèi)容是五角大樓如何知道茫茫大海中軍艦的具體位置，聽(tīng)到兩位科學(xué)家的匯報(bào)后他眼前一亮，既然你們能夠發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在哪里，如果把問(wèn)題反過(guò)來(lái)，衛(wèi)星就能發(fā)現(xiàn)你們?cè)谀睦?，海軍軍艦定位的?wèn)題有思路了！

GPS系統(tǒng)就按這種思路啟動(dòng)了，方案中需要解決的第一個(gè)問(wèn)題就是：衛(wèi)星該采用低、中、高哪種軌道？如果采用低軌道的話，發(fā)射成本比較低，精度比較高，但若覆蓋全球的話則需要200顆衛(wèi)星，這樣浩大工程實(shí)在是負(fù)擔(dān)不起。

如果采用高軌道，理論上三顆衛(wèi)星就能覆蓋全球，但除了高軌道衛(wèi)星的發(fā)射難度大之外，更主要的是定位精度會(huì)很低，原因有兩個(gè)：一是軌道太高會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差大，二是靜止軌道與地面物體的相對(duì)速度很小，不利于使用多普勒頻移的解算方法。

中軌道是比較折衷的方案，覆蓋全球只需要24-36顆衛(wèi)星，由于軌道是運(yùn)動(dòng)的，即使地面的物體不動(dòng)，但相對(duì)衛(wèi)星的速度也很大，這就可以充分利用多普勒頻移方法了。

基于以上綜合考慮，美國(guó)選擇了24顆衛(wèi)星的中軌道星座，1978年發(fā)射了第一顆，全系統(tǒng)在1995年投入運(yùn)行，現(xiàn)有衛(wèi)星30顆，分為軍用和民用兩種定位模式，其中民用方式向全球開(kāi)放。

二、美國(guó)是不是活雷鋒？

GPS是個(gè)好東西，對(duì)人們生活品質(zhì)的提升相當(dāng)大，例如汽車和手機(jī)導(dǎo)航就非常重要，人們告別了在紙制地圖上找路的歷史。GPS對(duì)于探險(xiǎn)航海就更重要了，關(guān)鍵時(shí)刻可以救命。這么好的東西，美國(guó)又投入了巨資，居然向全世界免費(fèi)，難道美國(guó)政府是活雷鋒？

其實(shí)即使GPS不免費(fèi)那也收不上來(lái)錢(qián)，為啥這樣說(shuō)呢？因?yàn)镚PS是單向通信體制，這跟廣播電視塔類似。廣播電視塔大家都知道，它只管發(fā)射信號(hào)，到底有1個(gè)收音機(jī)聽(tīng)還是1萬(wàn)個(gè)收音機(jī)聽(tīng)，廣播電視塔是不知道的，GPS系統(tǒng)也是如此，30顆衛(wèi)星只管不停地向地面發(fā)信號(hào)，具體是誰(shuí)在接收并使用這些信號(hào)，它是根本不知情的，既然不知情，那還怎樣收錢(qián)？

通過(guò)售賣(mài)高價(jià)解碼芯片來(lái)收錢(qián)行不行？答案是不行，因?yàn)镚PS采用的是只發(fā)不收的單向通信機(jī)制，這對(duì)加密傳輸來(lái)說(shuō)是先天的障礙，即使搞了加密，沒(méi)幾天就會(huì)被破解了，尤其是民碼還要求簡(jiǎn)單易用，接收設(shè)備要求成本低廉，這對(duì)加密來(lái)說(shuō)就更加困難了。

如果GPS免費(fèi)，則一定會(huì)在全球形成巨大的市場(chǎng)，依托這套系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生新的國(guó)際性產(chǎn)業(yè)，同時(shí)會(huì)形成一股強(qiáng)大的國(guó)家軟實(shí)力，所以說(shuō)GPS免費(fèi)是符合美國(guó)國(guó)家利益的。

GPS 免費(fèi)對(duì)全世界的民生來(lái)說(shuō)是個(gè)福利，但在軍事方面卻是個(gè)挑戰(zhàn)，美國(guó)敵對(duì)國(guó)家的軍機(jī)戰(zhàn)艦上當(dāng)然也可以安裝，美國(guó)人也禁止不了，這對(duì)美國(guó)是不是一個(gè)威脅呢？其實(shí)GPS開(kāi)放的只是民碼，精度比美國(guó)軍方使用的軍碼差了十倍，先天就挫了一大截。

更重要的是，萬(wàn)一跟美國(guó)打起了仗，人家把GPS民碼給你一停，你已經(jīng)很依賴GPS了，甚至連指南針都丟了，這可就抓瞎了。如果美國(guó)不給你停GPS，而是發(fā)個(gè)欺騙碼，瞄準(zhǔn)美國(guó)的導(dǎo)彈就可能飛到自己的陣地上，這更加可怕。

所以說(shuō)，他國(guó)的軍備絕不能使用美國(guó)的GPS，一旦形成依賴就會(huì)像吸毒者一樣無(wú)法自拔，必須要發(fā)展本國(guó)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)然，發(fā)展本國(guó)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)也只是少數(shù)大國(guó)的權(quán)利，至于泰國(guó)墨西哥等小國(guó)家其實(shí)是不必操這個(gè)心的，因?yàn)槿蚨ㄎ粚?dǎo)航系統(tǒng)實(shí)在是太浩大，綜合國(guó)力微弱的小國(guó)家們根本就造不起，還是老老實(shí)實(shí)地繼續(xù)用GPS吧，這倒也省心。

三、北斗一代的由來(lái)

中國(guó)是個(gè)有抱負(fù)的大國(guó)，在定位導(dǎo)航衛(wèi)星這事上可不能圖省心，實(shí)際上從上個(gè)世紀(jì)70年代就已經(jīng)開(kāi)始鬧心了，七五規(guī)劃中提出了“新四星”計(jì)劃，隨后提出過(guò)單星、雙星、三星、三到五顆星的區(qū)域性系統(tǒng)方案，以及多星的全球系統(tǒng)設(shè)想。研究、論證、再研究、再論證……從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)。

80年代初期，以“兩彈一星”元?jiǎng)壮煞荚试菏繛槭椎膶＜覉F(tuán)體提出了雙星定位方案，這是當(dāng)時(shí)公認(rèn)的最優(yōu)方案，但因經(jīng)濟(jì)條件等種種原因又?jǐn)R置了十年。1991年是個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)把中國(guó)人打醒了，美國(guó)的GPS在作戰(zhàn)中的應(yīng)用非常成功，決策層深刻意識(shí)到以后打仗沒(méi)這東西是真的不行，被擱置十年的雙星定位方案于是馬上啟動(dòng)。

為啥不像美國(guó)那樣搞30顆衛(wèi)星的系統(tǒng)呢？當(dāng)時(shí)的國(guó)情是又沒(méi)經(jīng)驗(yàn)又沒(méi)錢(qián)，剛起步可得悠著點(diǎn)，從小打小鬧開(kāi)始吧，上來(lái)就玩大的容易搞砸鍋。一定會(huì)有網(wǎng)友問(wèn)，在空間中三個(gè)坐標(biāo)才能定位，兩顆衛(wèi)星不夠用啊？

這是個(gè)好問(wèn)題，雙星定位方案中有個(gè)高度儀，用戶需要自測(cè)高程，并將結(jié)果作為第三個(gè)坐標(biāo)，這就好比是在地球中心裝了一個(gè)虛擬的衛(wèi)星，這就實(shí)現(xiàn)了三星定位。那為什么不干脆發(fā)射三顆衛(wèi)星呢？原因很簡(jiǎn)單，高度儀很便宜，這個(gè)方案更省錢(qián)。

只有兩顆星，當(dāng)然不能像美國(guó)GPS那樣搞中軌道的，軌道低了覆蓋面就小，兩顆中軌道衛(wèi)星多數(shù)時(shí)間會(huì)在中國(guó)上空以外的地方飛行，那中國(guó)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中國(guó)大陸的上空。

靜止高軌道是雙星定位的必須選擇，從技術(shù)上講這毫無(wú)疑問(wèn)是正確的，但卻埋下了性能不強(qiáng)的隱患，這就是要談的下一個(gè)問(wèn)題，北斗一代被詬病。

四、北斗一代被詬病

MH370 失聯(lián)后出現(xiàn)了很多科普，令公眾熟悉了多普勒效應(yīng)這個(gè)名詞，那多普勒效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星來(lái)說(shuō)到底是好事還是壞事呢？這要看是哪一種衛(wèi)星，多普勒效應(yīng)對(duì)導(dǎo)航定位衛(wèi)星來(lái)說(shuō)是好事，因?yàn)樾l(wèi)星相對(duì)地面物體被測(cè)物體的相對(duì)速度越大，多普勒效應(yīng)越明顯，定位就會(huì)更加準(zhǔn)確，這甚至是定位導(dǎo)航衛(wèi)星的核心原理基礎(chǔ)。

但是，多普勒效應(yīng)對(duì)通信衛(wèi)星來(lái)說(shuō)就是壞事了，因?yàn)轭l率偏移會(huì)導(dǎo)致通信失敗，必須得做修正。例如位于印度洋上空的亞太國(guó)際通信衛(wèi)星就是相對(duì)地面固定的，失聯(lián)的MH370在最后階段發(fā)出的7次探尋信號(hào)被這顆衛(wèi)星測(cè)出了頻率偏移，這本來(lái)是要被修正掉的數(shù)據(jù)，沒(méi)想到這卻成了推測(cè)飛機(jī)航跡的唯一證據(jù)。用一句話總結(jié)就是：用通信衛(wèi)星干了定位衛(wèi)星的活，把本來(lái)是壞事的多普勒效應(yīng)變成了好事。

既然中國(guó)的這兩顆衛(wèi)星是靜止軌道的，自然可以與國(guó)際通信衛(wèi)星一樣完成通信任務(wù)，于是既能定位又能通信就被設(shè)計(jì)成為了北斗一代的技術(shù)特點(diǎn)，而GPS等其它定位導(dǎo)航系統(tǒng)都是不支持通信功能的。

美國(guó)GPS不具備北斗這樣的通信功能，這真不能說(shuō)人家技術(shù)落后，因?yàn)槿思业男l(wèi)星系統(tǒng)是各司其職的，定位衛(wèi)星和通信衛(wèi)星兩套系統(tǒng)的性能都很優(yōu)異。而中國(guó)北斗一代是身兼兩職，聽(tīng)起來(lái)功能更加全面，其實(shí)是中國(guó)把定位衛(wèi)星打到了通信衛(wèi)星的軌道上，自然能收獲了通信這個(gè)副業(yè)。

畢竟定位才是北斗一代的主業(yè)，大部分的信道資源都必須讓給定位數(shù)據(jù)的傳送，所以留給通信的信道資源就很少，它無(wú)法完成實(shí)時(shí)的話音通信，只能完成短信功能。

由于這兩顆星的軌道很高，導(dǎo)致了地面被測(cè)物體與衛(wèi)星的相對(duì)速度很低，于是多普勒效應(yīng)就不明顯，其定位精度自然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不過(guò)GPS。因此雖然北斗一代既能通信又能定位是獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其實(shí)是通信功能比國(guó)際海事衛(wèi)星差得多，定位功能比GPS衛(wèi)星差得多，通信和定位雖說(shuō)啥都能干，但啥性能都不行。

平心而論，北斗一代已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，工程是非常成功的，畢竟就只有兩顆星嘛，咋能跟幾十顆的海事通信衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星相比呢，好比是你花了800塊買(mǎi)了部雙卡雙待的山寨機(jī)，罵它不如蘋(píng)果手機(jī)好，這其實(shí)并不公平。

不妨做個(gè)假設(shè)，假如沒(méi)有國(guó)際海事衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星的話，那既能定位又能通信的北斗一代就是光芒四射的，但問(wèn)題是北斗一代問(wèn)世時(shí)，這兩種衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，在它們的對(duì)比之下，北斗一代簡(jiǎn)直就是一坨翔，而且是國(guó)家花了大價(jià)錢(qián)造出的一坨翔，當(dāng)然是各種被罵，研發(fā)人員們灰頭土臉不敢吭氣。

五、與伽利略計(jì)劃的姻緣

北斗一代的使用體驗(yàn)比較差，那該咋往下走呢？這時(shí)中國(guó)看上了歐洲的伽利略計(jì)劃，這是歐洲國(guó)家聯(lián)合搞的全球定位導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃，因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目實(shí)在是太燒錢(qián)，歐洲單個(gè)國(guó)家誰(shuí)都搞不起，但又不能不搞，雖然歐洲國(guó)家跟美國(guó)關(guān)系很好，但也不能把國(guó)家安全都系在美國(guó)政府身上。

歐洲有技術(shù)但缺錢(qián)，于是他們瞄上了土豪中國(guó)，中國(guó)正因?yàn)楸倍芬淮唤o力而發(fā)愁呢，自然是一拍即合，據(jù)報(bào)道稱中國(guó)加入了伽利略技術(shù)，并且很大方的拍了兩個(gè)億的入伙費(fèi)。

但中國(guó)越來(lái)越覺(jué)得不對(duì)勁，歐洲居然把日本和印度也拉入伙了，他們出的錢(qián)少但權(quán)利不少，這不是把中國(guó)當(dāng)作冤大頭了嗎？多出點(diǎn)錢(qián)倒不是問(wèn)題，關(guān)鍵在于這兩個(gè)國(guó)家本來(lái)是我們?cè)谲娛律弦纻涞?，難道要跟他們?cè)趪?guó)防方面使用相同的系統(tǒng)？中國(guó)發(fā)現(xiàn)苗頭不對(duì)，下定決心后就咔嚓地退出了，退出后自己?jiǎn)胃?，開(kāi)始發(fā)展北斗二代。

北斗二代計(jì)劃在2020年前發(fā)射35顆衛(wèi)星，形成全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，比GPS還多5顆。多出的這5顆是在赤道上空的靜止高軌道衛(wèi)星，主要是完成短信任務(wù)的，其它30顆跟美國(guó)GPS的30顆一樣，都是中軌道的運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星。

北斗二代的規(guī)模與GPS相當(dāng)，申請(qǐng)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(wèi)星軌道和頻率爭(zhēng)奪的問(wèn)題。衛(wèi)星軌道和空間頻率是人類共有的資源，那該如何分配呢？國(guó)際規(guī)則是既不按國(guó)家來(lái)分，也不按人口來(lái)分，而是誰(shuí)先占了算誰(shuí)的。

先占先得的原則是西方發(fā)達(dá)國(guó)家制定的，他們認(rèn)為這是各國(guó)都有同樣機(jī)會(huì)的公平原則，理由是：你有本事你也打衛(wèi)星啊，我又沒(méi)攔著你，你不打是你自己的事，如果你永遠(yuǎn)不打，難道說(shuō)軌道和頻率還要永遠(yuǎn)給你留著？這聽(tīng)起來(lái)也有道理，更關(guān)鍵的是，即使你覺(jué)得沒(méi)道理，你也沒(méi)能力阻止發(fā)達(dá)國(guó)家占軌道和頻率。

2005年伽利略計(jì)劃的第一顆衛(wèi)星上天了，但并沒(méi)有開(kāi)通，只是占了軌道但沒(méi)占頻率，為啥沒(méi)開(kāi)通呢？原因是沒(méi)錢(qián)，開(kāi)通需要花錢(qián)的，歐洲手頭有點(diǎn)緊。中國(guó)北斗二代的第一顆星也隨后上天了，而且上去就開(kāi)通了，這下就把軌道和頻率都占上了，這為啥呢？這是因?yàn)橹袊?guó)政府不差錢(qián)。

歐洲伽利略那邊慢悠悠地?fù)v鼓，而中國(guó)這邊的北斗一個(gè)接一個(gè)地不停打衛(wèi)星，后來(lái)還搞起了一箭雙星，而伽利略計(jì)劃和北斗二代有些頻率是重合的，雙方都在國(guó)際電信聯(lián)盟組織備案了，誰(shuí)先占上就算誰(shuí)的，中國(guó)的快節(jié)奏把歐洲搞急眼了，通過(guò)美國(guó)給中國(guó)施壓，要求中國(guó)放慢腳步等等歐洲人民。

以前歐美國(guó)家憑借技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)搶占資源，中國(guó)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)不給力只能吃啞巴虧，你們從來(lái)就沒(méi)謙讓過(guò)，現(xiàn)在憑什么要我謙讓？中國(guó)不理會(huì)歐美的抗議，按既定的節(jié)奏繼續(xù)打衛(wèi)星。

六、亞太地區(qū)組網(wǎng)

雖然現(xiàn)在還沒(méi)有把35顆衛(wèi)星打全，但亞太地區(qū)的北斗二代定位導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建起來(lái)了，并已投入了使用。GPS和北斗的中軌道運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星都是30顆，它們各在太空上織就了一張網(wǎng)，GPS網(wǎng)眼最密處是在美國(guó)上空，北斗二代網(wǎng)眼最密處在中國(guó)上空，為本土提供服務(wù)是第一要?jiǎng)?wù)，這個(gè)道理當(dāng)然很好理解。加拿大和墨西哥當(dāng)然會(huì)選擇GPS，而對(duì)于亞太國(guó)家來(lái)說(shuō)，北斗卻比GPS更有優(yōu)勢(shì)。

亞太國(guó)家認(rèn)識(shí)到了北斗的覆蓋優(yōu)勢(shì)，中國(guó)政府也積極推動(dòng)北斗二代在亞太地區(qū)的應(yīng)用，于是泰國(guó)、馬來(lái)西亞、文萊、印度尼西亞、柬埔寨、老撾等國(guó)家派出了19名專家，于2014年7月來(lái)到中國(guó)考察北斗二代，研究討論合作的事項(xiàng)。

第一站去的是武漢光谷北斗集團(tuán)，參觀了中國(guó)最大的遙感衛(wèi)星地面接收站，第二站去的是黃石，參觀了建設(shè)中的中國(guó)-東盟北斗示范城，第三站參觀了北斗地球空間產(chǎn)業(yè)國(guó)際學(xué)院，第四站是參加“2014北斗技術(shù)與應(yīng)用國(guó)際培訓(xùn)班”，在兩院院士李德仁領(lǐng)銜的武漢大學(xué)測(cè)繪遙感國(guó)家生點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里連續(xù)學(xué)習(xí)了半個(gè)月。

行程安排是很講究的，先帶他們參觀，行程非常密集不容你思想懈怠，一處更比一處高端大氣上檔次的北斗產(chǎn)業(yè)園區(qū)，令他們的眼睛瞪得越來(lái)越大，在內(nèi)心受到了震撼后，再由國(guó)際知名科學(xué)家李德仁院士親自授課，解答你國(guó)使用北斗的所有疑問(wèn)，順便收獲了這些東盟專家的膝蓋。

泰國(guó)專家表示，有些GPS衛(wèi)星的信號(hào)泰國(guó)收不到，而北斗所有的衛(wèi)星信號(hào)都能接收到，當(dāng)然要參加北斗的“天眼”計(jì)劃，而且泰國(guó)現(xiàn)在已建成了首批CORS（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）。馬來(lái)西亞緊隨其后，將成為北斗“天眼”的下一個(gè)落戶的國(guó)家。

七、在漁業(yè)的應(yīng)用

北斗的首次成功應(yīng)用是2008年5月12日的汶川地震，甭看我們平時(shí)的通信非常方便，電話、短信、互聯(lián)網(wǎng)等手段很多，但其實(shí)都是高度依賴光纖和基站的，當(dāng)這些基礎(chǔ)設(shè)施遭到大面積損壞時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)QQ、微信、微博、短信……所有平時(shí)很方便的通信手段全都完蛋了，除了靠吼之外簡(jiǎn)直就沒(méi)有一點(diǎn)辦法。

那時(shí)候北斗還是一代系統(tǒng)，雖然因?yàn)樾阅苤笜?biāo)比不過(guò)GPS和海事衛(wèi)星而被罵出了翔，但北斗一代在地震時(shí)卻發(fā)揮出了不受地面影響的優(yōu)勢(shì)，它的定位和短信能力充分發(fā)揮了作用，成為了救援指揮部隊(duì)和前線救援人員最得力的通信助手，最大限度地保證了“72小時(shí)黃金搶救時(shí)間”的有效利用，彰顯了北斗服務(wù)民生的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

遠(yuǎn)洋漁業(yè)是個(gè)充滿危險(xiǎn)的行當(dāng)，遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能得到及時(shí)得到救助非常重要，再節(jié)省的漁民都會(huì)備齊兩樣電子設(shè)備，一是GPS二是海事衛(wèi)星電話，以便遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能及時(shí)求助。

遇到風(fēng)險(xiǎn)需要求救，首先要用GPS定好位，然后用海事衛(wèi)星電話通知岸上的救援隊(duì)，告訴他們我遇險(xiǎn)的GPS坐標(biāo)，以便他們來(lái)救我。當(dāng)然也有用電臺(tái)的，但電臺(tái)的可靠性不如海事衛(wèi)星電話，生死攸關(guān)時(shí)通不上可就抓瞎了。但是，養(yǎng)一部海事衛(wèi)星電話是很貴的，但為了關(guān)鍵時(shí)刻救命又不敢不養(yǎng)，很多漁民對(duì)此很糾結(jié)。

北斗二代在亞太地區(qū)布網(wǎng)后，漁民有了一個(gè)新選擇，那就是裝北斗衛(wèi)星船載終端，北斗的雙向短信功能在漁船救險(xiǎn)方面得到了完美應(yīng)用，遇到險(xiǎn)情后一鍵求救，終端會(huì)自動(dòng)把附帶著定位信息的求救短信通過(guò)衛(wèi)星發(fā)給岸上的救援隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了GPS+海事衛(wèi)星電話的功能，而且更加方便。

那這個(gè)終端貴嗎？政府大力推廣，將之列為安全機(jī)械設(shè)備，享受農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼政策，政府額外拿出了1個(gè)億，免費(fèi)為遼寧、山東、浙江、海南的1萬(wàn)艘漁船安裝的北斗終端，后續(xù)再安裝的直接補(bǔ)貼九成，漁民只需要象征性的出一成的錢(qián)就可以安裝。

海事衛(wèi)星電話很貴，那北斗衛(wèi)星短信貴不貴呢？答案是一條三毛！這是有史以來(lái)最便宜的衛(wèi)星短信了，為啥這么便宜，有政府補(bǔ)貼唄，其實(shí)根本就沒(méi)考慮成本，收費(fèi)是象征性的。本來(lái)有專家建議免費(fèi)，但怕漁民們沒(méi)事就發(fā)段子，過(guò)于浪費(fèi)衛(wèi)星信道資源，干脆就定一條三毛吧。

北斗衛(wèi)星的短信功能非常受歡迎，根據(jù)浙江省2011年的統(tǒng)計(jì)，浙江漁民利用北斗衛(wèi)星發(fā)短信1300萬(wàn)條，其中船與船互通604萬(wàn)條，船與手機(jī)互通696萬(wàn)條。

漁業(yè)省份在岸上大建基于北斗二代的漁業(yè)信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)衛(wèi)星給漁船發(fā)送實(shí)時(shí)的天氣、海浪、赤潮、魚(yú)汛消息，甚至還有當(dāng)日漁市價(jià)格，幫助漁民決定捕撈哪種魚(yú)，漁民在海上就可以把漁獲信息傳到岸上，提前聯(lián)系好了賣(mài)家。

八、“兩客一?！迸c地基增強(qiáng)系統(tǒng)

“兩客一?！敝傅氖菑氖碌缆钒嗑€客運(yùn)、旅行包車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車，這些都必須安裝電子定位裝置，并將運(yùn)行信息及時(shí)接入到全國(guó)的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)中。在交通管理部門(mén)的監(jiān)控大屏幕上，車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一目了然，超速闖禁行等違規(guī)駕駛行為會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這是一項(xiàng)保護(hù)人民生命安全的法規(guī)。

“兩客一?！钡姆秶€在擴(kuò)展，警車、公務(wù)車、校車也正在被納入到衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)之中，不僅僅是為了行車安全，還要監(jiān)控公車私用，車輛行駛路線清清楚楚，數(shù)據(jù)妥妥地存在數(shù)據(jù)庫(kù)里，由不得司機(jī)遮掩狡辯。

這種對(duì)特種車輛的衛(wèi)星監(jiān)控，以前要求使用GPS，現(xiàn)在被政府明令要求必須使用北斗二代。有些人為此質(zhì)疑過(guò)政府，以前基于GPS的系統(tǒng)本來(lái)就能完成任務(wù)，現(xiàn)在為了推廣國(guó)產(chǎn)北斗就來(lái)硬的，這不是勞民傷財(cái)嗎？

這真不是功民傷財(cái)，而是有著長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的必要措施。中國(guó)正在籌劃搞北斗二代的地基增強(qiáng)系統(tǒng)，在路燈桿、信號(hào)塔等地方架設(shè)北斗設(shè)備，形成北斗的地基增強(qiáng)系統(tǒng)，與天基的衛(wèi)星相互配合，可達(dá)到米級(jí)以下的實(shí)時(shí)定位精度。

北斗二代的天基系統(tǒng)和地基系統(tǒng)一旦成功結(jié)合，那大貨車就再也不敢長(zhǎng)期占用超車道了，而以前的GPS定位精度是10米，是無(wú)法區(qū)分車道的。給孩子戴的定位手表會(huì)更加精準(zhǔn)和靈敏，定位信息不再是“在某地附近”，而是精確到孩子站在哪塊地板磚上。

地基增強(qiáng)系統(tǒng)是要與天基系統(tǒng)密切配合的，如果把這個(gè)遍及全國(guó)的國(guó)字號(hào)系統(tǒng)搭建在美國(guó)GPS的基礎(chǔ)之上，那萬(wàn)一人家收費(fèi)了呢？或者把底層數(shù)據(jù)屏蔽了，那我們就被會(huì)卡了脖子。我們已經(jīng)有了完全自主產(chǎn)權(quán)的北斗二代，自家的地基增強(qiáng)系統(tǒng)當(dāng)然要跟自家的北斗二代配對(duì)。

九、形變監(jiān)測(cè)與自動(dòng)駕考

北斗二代的用途非常非常多，據(jù)統(tǒng)計(jì)有200多項(xiàng)，例如有一項(xiàng)就是形變監(jiān)測(cè)，專門(mén)對(duì)水壩、大橋、高速公路等巨大建設(shè)物的沉降和變形做測(cè)量。網(wǎng)友們一定會(huì)疑問(wèn)，北斗與GPS的精度都是10米，咋能搞如此細(xì)致的活計(jì)呢？這源于差分算法技術(shù)。

任何測(cè)量都是會(huì)有誤差的，而把多次測(cè)量后的結(jié)果統(tǒng)計(jì)平均，就會(huì)有效地減少誤差。衛(wèi)星定位的差分算法也是這個(gè)道理，一次定位的精度是10米，但把成千上萬(wàn)次的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理，就有可能得到更加精準(zhǔn)的結(jié)果，甚至精確到毫米以下。

很顯然，測(cè)量的次數(shù)越多和時(shí)間越長(zhǎng)則精度就越高，而建筑物的沉降和變形是緩慢的，正好可以利用這些特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行高精度測(cè)量。把北斗設(shè)備固定在建筑特上面，令它自動(dòng)地接收定位信息，攢足了一個(gè)月的海量定位數(shù)據(jù)后進(jìn)行差分計(jì)算，精度在毫米以下的定位數(shù)據(jù)就算出來(lái)了，這比人工測(cè)量方便和準(zhǔn)確的多。

很多偏遠(yuǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)是沒(méi)有手機(jī)信號(hào)的，基于GPS的形變監(jiān)測(cè)必須得人工采集，而使用北斗進(jìn)行形變監(jiān)測(cè)還有個(gè)好處就是數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)北斗短信功能傳回基地，給它安個(gè)太陽(yáng)能板就齊活了，定位、差分解算、數(shù)據(jù)回傳全部自動(dòng)化。

在地面設(shè)施的配合下，北斗的實(shí)時(shí)定位精度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GPS，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了80公里/小時(shí)情況下2厘米的精度，這就給另一種業(yè)務(wù)提供了技術(shù)手段，那就是基于北斗二代系統(tǒng)的無(wú)考官駕考。

現(xiàn)在的倒車入庫(kù)等駕考項(xiàng)目已經(jīng)有電子監(jiān)控了，壓線就會(huì)報(bào)警，但路考還得有考官。以后的全部駕駛課目考試可能被北斗系統(tǒng)全面取代，在考試車上安裝北斗接收機(jī)，無(wú)論是倒庫(kù)還是路考，系統(tǒng)都會(huì)精確實(shí)時(shí)記錄車輛軌跡，并自動(dòng)評(píng)分，會(huì)比考官更嚴(yán)格和公正。

十、北斗二代的政府推廣

北斗二代是國(guó)字號(hào)工程，政府當(dāng)然會(huì)推廣，但推廣的路子跟以前很不一樣了。大約七八年前吧，手機(jī)上有了Wi-Fi功能，而中國(guó)政府覺(jué)得這個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不好，于是出了國(guó)家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的WAPI標(biāo)準(zhǔn)，試圖以此取代Wi-Fi。其實(shí)并不是只有中國(guó)這么干，韓國(guó)也推出了自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并抵制Wi-Fi。

Wi- Fi技術(shù)簡(jiǎn)潔便于推廣，這也是它風(fēng)靡全球的重要原因，但它也有死穴，那就是單向的安全機(jī)制并不可靠。前陣子3.15晚會(huì)上有帶眼罩的網(wǎng)絡(luò)安全人員現(xiàn)場(chǎng)表演了劫持觀眾手機(jī)信息，媒體也經(jīng)?？鞘謾C(jī)用戶接入免費(fèi)Wi-Fi導(dǎo)致?lián)p失的報(bào)道，這都是Wi-Fi先天技術(shù)缺陷所致。

中國(guó)的WAPI標(biāo)準(zhǔn)是雙向安全認(rèn)證的，的確比Wi-Fi更安全，政府為了推廣它而把行貨手機(jī)的Wi-Fi功能閹割了，想要Wi-Fi功能的話只能買(mǎi)水貨手機(jī)。此舉引來(lái)很多人的不滿，但最終也沒(méi)擋著Wi-Fi的流行，后來(lái)就低調(diào)放開(kāi)了，行貨手機(jī)上也有了Wi-Fi，而WAPI并沒(méi)有推廣開(kāi)，現(xiàn)在只是在軍隊(duì)等有保密要求的場(chǎng)所使用。韓國(guó)政府抵制Wi-Fi的行動(dòng)也同樣地失敗了。

中國(guó)政府在推廣北斗二代方面顯然有了新的思路，不再用行政力量去限制其競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)了，而是采用免費(fèi)或補(bǔ)助的方式來(lái)利誘，事實(shí)證明這招更加有效。例如漁船安裝北斗設(shè)備，政府并不禁止?jié)O民繼續(xù)使用GPS和海事衛(wèi)星電話，而在給北斗設(shè)備提供大量補(bǔ)助，衛(wèi)星短信也只是象征性地收費(fèi)，明顯北斗方案更劃算，漁民當(dāng)然會(huì)裝北斗而棄用GPS和海事衛(wèi)星電話。

北斗二代有200多項(xiàng)應(yīng)用，需要全社會(huì)的高科技企業(yè)去研究開(kāi)發(fā)，不斷提供更好的北斗產(chǎn)品，這樣才能把北斗產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)。中國(guó)已經(jīng)有了不少搞定位導(dǎo)航的高科技企業(yè)，它們大多是搞GPS起家的，政府的科技部門(mén)請(qǐng)這些老總來(lái)開(kāi)會(huì)，領(lǐng)導(dǎo)講話言簡(jiǎn)意賅：歡迎各位繼續(xù)搞GPS的研究開(kāi)發(fā)，政府絕不會(huì)限制和干擾，但如果搞北斗二代項(xiàng)目的話，會(huì)享受高科技企業(yè)的免稅政策，還會(huì)從某處得到支持資金。

北斗二代的技術(shù)體制與GPS差不多，由GPS轉(zhuǎn)向北斗并不難，政府劃下道了，企業(yè)老總都是人精，紛紛表態(tài)要改道搞北斗項(xiàng)目。被請(qǐng)來(lái)開(kāi)會(huì)的還有高校教授，領(lǐng)導(dǎo)又說(shuō)了，政府有一筆北斗科研的經(jīng)費(fèi)，歡迎教授們來(lái)立項(xiàng)，教授們也紛紛表示要申請(qǐng)北斗科研項(xiàng)目，誰(shuí)忒么還傻乎乎地繼續(xù)研究GPS啊，美國(guó)政府又不給錢(qián)。

領(lǐng)導(dǎo)又說(shuō)了，企業(yè)有資金設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，高校有人材技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不如強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，把教授帶的研究生放在企業(yè)去做北斗科研，由企業(yè)出場(chǎng)地出設(shè)備出資金，研究生搞出的成果除了供他們畢業(yè)拿學(xué)位，還可作為該企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。企業(yè)老總和高校教授都覺(jué)得這個(gè)主意不錯(cuò)，于是在政府牽線下紛紛結(jié)起了對(duì)子，領(lǐng)導(dǎo)管這個(gè)叫作北斗產(chǎn)業(yè)推廣聯(lián)盟。

政府推廣新產(chǎn)業(yè)的路子變了，不再像推WAPI那樣強(qiáng)行閹割Wi-Fi了，而是使用了利益杠桿，企業(yè)老總和高校教授都得了利，政府出面組建了產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也是政績(jī)，三方都很高興。

中國(guó)政府對(duì)北斗二代的決心很大，搞這種國(guó)字號(hào)工程的財(cái)力很足，對(duì)內(nèi)的推廣政策很有成效，對(duì)外積極談合作已有成果，還有國(guó)際電信聯(lián)盟的支持，占盡了天時(shí)地利人和，預(yù)計(jì)5000億的新產(chǎn)業(yè)正在浮出水面，北斗二代的前景非常樂(lè)觀。

• 北斗的優(yōu)勢(shì)：

安全。這絕對(duì)是建北斗最最重要的原因，沒(méi)有這個(gè)原因北斗真的是可以不建的，或者說(shuō)可以緩一緩再建。GPS使用了這么多年，軍隊(duì)官方都沒(méi)有統(tǒng)一裝備GPS的任何產(chǎn)品（當(dāng)然，會(huì)有私自購(gòu)買(mǎi)的，只是一小部分），因?yàn)閼?zhàn)時(shí)美國(guó)絕對(duì)不會(huì)讓你他的GPS，GPS信號(hào)是可以加密或關(guān)閉的。在地理信息如此重要的戰(zhàn)場(chǎng)，你只能靠自己。

三頻信號(hào)。北斗使用的是三頻信號(hào)，GPS使用的是雙頻信號(hào)，這是北斗的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。雖然GPS從2010年5月28發(fā)射了第一顆三頻衛(wèi)星，但等到GPS衛(wèi)星全部老化報(bào)廢更換為三頻衛(wèi)星還好幾年。這幾年就是北斗的優(yōu)勢(shì)期。

三頻信號(hào)可以更好的消除高階電離層延遲影響，提高定位可靠性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，大大提高模糊度的固定效率。而且如果一個(gè)頻率信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，可使用傳統(tǒng)方法利用另外兩個(gè)頻率進(jìn)行定位，提高了定位的可靠性和抗干擾能力。北斗是全球第一個(gè)提供三頻信號(hào)服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

有源定位及無(wú)源定位。有源定位就是接收機(jī)自己需要發(fā)射信息與衛(wèi)星通信，無(wú)源定位不需要。北斗一代的有源定位，有源定位技術(shù)只要2顆衛(wèi)星就可以完成定位，但需要信息中心DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)庫(kù)支持并參與解算。它在北斗二代上被保留下來(lái)，但不作為主要的定位方式（這個(gè)有待考證。 必須強(qiáng)調(diào)一下，北斗二代使用的是無(wú)源定位，和GPS是一樣一樣的，不需要信息中心參與解算，有源定位頂多算個(gè)補(bǔ)充功能 ）。

這個(gè)功能的好處是當(dāng)你觀測(cè)的衛(wèi)星質(zhì)量很差，數(shù)量較少時(shí)（理論上，無(wú)源定位至少要4顆衛(wèi)星才能解算XYZ和時(shí)間四個(gè)未知參數(shù)，實(shí)際需要的更多），仍然可以定位。這個(gè)功能對(duì)于緊急情況會(huì)比較有用，比如在山谷中，觀測(cè)條件非常差，能知道大概位置也是非常重要的。

壞處是在戰(zhàn)爭(zhēng)中會(huì)暴露你的位置信息。需要信息中心參與解算就是排名第一答案說(shuō)的“資源有限”，使用的北斗一代手持機(jī)，每60秒可以定位一次，不能頻繁定位，以保證信息中心不能過(guò)載。

但是北斗一代不能民用的主要原因不是這個(gè)??！北斗一代稱為北斗衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，北斗二代稱為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，叫他一代二代僅僅是方便而已。從名字上就可以知道，北斗一代只是做個(gè)內(nèi)部實(shí)驗(yàn)而已，檢驗(yàn)一下理論、技術(shù)是否可行，定位精度如何，再進(jìn)行后續(xù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)的初衷根本沒(méi)打算民用。就像是蘋(píng)果公司做個(gè)內(nèi)部樣機(jī)，自己試用一下看看要怎么改進(jìn)。

短報(bào)文通信服務(wù)。這個(gè)絕對(duì)是中國(guó)原創(chuàng)功能，并且非常實(shí)用。08年汶川地震的時(shí)候，震區(qū)唯一的通訊方式就是北斗一代，當(dāng)時(shí)簡(jiǎn)直是好用到哭啊，也沒(méi)人嫌棄北斗一代手持機(jī)又大又丑了，有和沒(méi)有簡(jiǎn)直是質(zhì)的飛越，所以該功能果斷在二代中保留下來(lái)?。ㄕf(shuō)明：北斗不是唯一的通信手段。）但是這個(gè)功能也是有容量限制的，所以并不適合作為日常通信功能，而是作為緊急情況通信比較合適。

基于這個(gè)功能，北斗還有一個(gè)好處是，不但能知道我在哪，還能讓別人知道你在哪。這個(gè)功能有利于求救啊。國(guó)家大力宣傳此功能，可能基于以下兩個(gè)原因：第一，這個(gè)功能中國(guó)獨(dú)有。第二，宣傳其他功能大眾聽(tīng)不懂。

境內(nèi)監(jiān)控。衛(wèi)星定位系統(tǒng)一般由三部分組成：空間星座部分，地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)部分。其中，地面地面監(jiān)控部分又由三大部分組成：監(jiān)控站，主控站，注入站。

GPS系統(tǒng)在全球建了5個(gè)監(jiān)控站，1個(gè)主控站（ 炸毀北斗地面指揮中心北斗就失效了，所以得出結(jié)論戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)北斗無(wú)用；那我們炸毀GPS的主控站（及其備用站）不也一樣的嗎，所以可以得出結(jié)論：GPS是無(wú)效的嗎？）和3個(gè)注入站以保證衛(wèi)星運(yùn)行，這些站都設(shè)在美國(guó)國(guó)土上，并且在全球分布很均勻。

包括美洲大陸的美國(guó)本土，太平洋的關(guān)島和夏威夷、印度洋的迭哥枷西亞以及大西洋的阿森松群島。中國(guó)沒(méi)法把監(jiān)控站建到全球，所以中國(guó)在設(shè)計(jì)北斗系統(tǒng)時(shí)必須考慮到，地面監(jiān)控部分只建在中國(guó)境內(nèi)，就能夠保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在境外建站也不是不可以，只是就算建了，也只起到提高精度的作用，絕對(duì)不能作為控制功能。這本來(lái)是北斗的劣勢(shì)，境內(nèi)監(jiān)控是被逼出來(lái)的，沒(méi)有其他選項(xiàng)，但現(xiàn)在成了北斗的安全優(yōu)勢(shì)，不用受制于其他國(guó)家。

中國(guó)境外的首個(gè)陸地遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站“北極站”，將于2015年在瑞典開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)兩年建成。2、中國(guó)將在南美洲的阿根廷建造首個(gè)境外衛(wèi)星跟蹤站。

分步開(kāi)通。GPS必須整個(gè)系統(tǒng)建成后才能使用。目前北斗的14顆在軌衛(wèi)星使用了5顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，5顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星，4顆中高度圓軌道（MEO）衛(wèi)星。北斗的星座方案來(lái)之不易，許院士說(shuō)當(dāng)時(shí)有幾個(gè)方案參與競(jìng)爭(zhēng)，光是方案的修改論證就持續(xù)了整整三年，最后確定的這個(gè)方案不敢說(shuō)沒(méi)有缺點(diǎn)，但絕對(duì)是所有方案里最好的一個(gè)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在這個(gè)創(chuàng)新的空間星座支持下，僅僅發(fā)射了16顆衛(wèi)星，就于2012年12月27日在亞太地區(qū)正式開(kāi)通運(yùn)行。這有利于加快北斗的商用進(jìn)程，有利于對(duì)后續(xù)的系統(tǒng)做進(jìn)一步改進(jìn)，有利于加快北斗產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。

2015年3月30日，首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星由長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。該星的發(fā)射成功標(biāo)志著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運(yùn)行向全球拓展的啟動(dòng)實(shí)施。北斗全球系統(tǒng)試驗(yàn)衛(wèi)星工程I1-S星是第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，其將開(kāi)展新導(dǎo)航信號(hào)體制、星間鏈路等試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)31日對(duì)記者表示，2015年我國(guó)還將發(fā)射3到4顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，構(gòu)成一個(gè)完整的試驗(yàn)體系，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星再次進(jìn)入密集發(fā)射期。

首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星將實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，除了壽命由8年延長(zhǎng)到10到12年外，在功能、性能上將有較大提升，可為全球用戶提供更高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。下一代全球覆蓋導(dǎo)航衛(wèi)星從性能指標(biāo)上要比現(xiàn)在在軌運(yùn)行的這個(gè)系統(tǒng)性能提高1到2倍，最高精度會(huì)達(dá)到2到3米。

局部加強(qiáng)，逐步成熟。理論上GPS在全球的定位精度是相當(dāng)?shù)?。北斗系統(tǒng)針對(duì)中國(guó)及其周邊地區(qū)是特別加強(qiáng)過(guò)的，在國(guó)內(nèi)衛(wèi)星的幾何條件比較好。

單點(diǎn)定位的精度取決于兩個(gè)方面：一是觀測(cè)量精度，二是所觀測(cè)衛(wèi)星的空間幾何分布。導(dǎo)航中用精度衰減因子DOP來(lái)表示衛(wèi)星空間圖形的貢獻(xiàn)，包括：空間精度衰減因子GDOP 、位置精度衰減因子PDOP、時(shí)間精度衰減因子TDOP、平面精度衰減因子HDOP、垂直精度衰減因子VDOP、相對(duì)定位幾何精度衰減因子RDOP。

（1）衛(wèi)星數(shù)量增加。GPS設(shè)計(jì)使用21+3顆衛(wèi)星，即21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。目前GPS實(shí)際已經(jīng)使用了32顆衛(wèi)星，衛(wèi)星數(shù)量越多，就會(huì)得到越多的冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就越可靠，DOP值越小。北斗現(xiàn)在只有16顆，等北斗衛(wèi)星的數(shù)量越來(lái)越多，也會(huì)得到更多觀測(cè)數(shù)據(jù)，精度提升是必然的了。

（2）改正模型優(yōu)化。與信號(hào)傳播路徑有關(guān)的誤差有：對(duì)流層折射誤差，電離層折射誤差延遲誤差，多路徑效應(yīng)，地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)誤差。這些誤差是沒(méi)辦法完全消除的，只能不斷減小。用于改進(jìn)電離層折射誤差延遲誤差的Klobuchar模型就是根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)造出電離層折射隨時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)公式。

說(shuō)白了就是猜出來(lái)的，不過(guò)是有水平，有數(shù)據(jù)支持，聰明的猜，才出來(lái)后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，好用就留著，不好用就繼續(xù)改。全球不同地區(qū)的電離層對(duì)流層都是不同的，這些公式是根據(jù)國(guó)外的觀測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)造的，用在中國(guó)自然會(huì)差一些，我們需要給北斗更多的時(shí)間累計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，等待開(kāi)發(fā)或優(yōu)化更多的適合中國(guó)地區(qū)的改正模型。

（3）衛(wèi)星軌道精度提高。衛(wèi)星的實(shí)際運(yùn)行軌道肯定與設(shè)計(jì)軌道有一定的差距。偽距定位的原理是：采用距離后方交會(huì)的方法確定接收機(jī)天線的三維坐標(biāo)。只有衛(wèi)星軌道精度提高了定位精度才會(huì)高。衛(wèi)星的軌道是通過(guò)監(jiān)控站的觀測(cè)數(shù)據(jù)擬合出來(lái)的，觀測(cè)時(shí)間越久，累積的數(shù)據(jù)越多，擬合的軌道越精確。

北斗缺少國(guó)外的觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以軌道精度在亞太地區(qū)較高，在國(guó)外的軌道精度會(huì)比較差。彌補(bǔ)這個(gè)缺陷也需要給北斗時(shí)間。再提一下地球靜止軌道 （GEO）衛(wèi)星。

GEO衛(wèi)星相對(duì)地球做不到完完全全的靜止，會(huì)有一定的漂移。而地球同步軌道只有一個(gè)，資源非常稀缺，國(guó)際上把這個(gè)軌道劃分成了一小段一小段的圓弧，衛(wèi)星只能在分配的范圍內(nèi)移動(dòng)，否則可能與其他衛(wèi)星相撞，所以每隔一段時(shí)間就需要調(diào)整GEO衛(wèi)星位置。

目前調(diào)整北斗采用的是脈沖式，只能按整次數(shù)來(lái)調(diào)整衛(wèi)星的位置，不能是零點(diǎn)幾次，所以可能出現(xiàn)多一次嫌多，少一次不足的情況。在后續(xù)發(fā)射的GEO衛(wèi)星，調(diào)整衛(wèi)星會(huì)改用連續(xù)式，想噴多少就噴多少，增強(qiáng)衛(wèi)星控制能力與精度。

一旦進(jìn)行調(diào)整，之前的觀測(cè)數(shù)據(jù)就會(huì)作廢，需要重新累積數(shù)據(jù)。在調(diào)整衛(wèi)星期間，那顆衛(wèi)星處于失效狀態(tài)，因?yàn)槲覀儾恢浪木唧w位置，需要幾天時(shí)間來(lái)重新定軌。

但好在GEO衛(wèi)星數(shù)量比較少（5顆），定軌比其他兩種衛(wèi)星容易一些，速度也比較快一些。其他兩種衛(wèi)星不存在這種情況，觀測(cè)時(shí)間久了，擬合的軌道精度自然就提高了，直到他死掉那天。

定位精度。“北斗系統(tǒng)定位精度由水平25m、高程30m，提高至目前水平10m、高程10m，測(cè)速精度由每秒0.4米，提高至0.2m，受時(shí)精度優(yōu)于20ns，目前在中國(guó)及周邊地區(qū)，北斗系統(tǒng)服務(wù)性能與GPS相當(dāng)?！痹S院士講座時(shí)說(shuō)，他們的實(shí)測(cè)精度（按中誤差算）可以達(dá)到水平4~5m，高程5~6m的精度水平。

許院士表示，北斗在剛投入使用就能達(dá)到如此精度，這連他們?cè)O(shè)計(jì)北斗系統(tǒng)的時(shí)候都沒(méi)想到，已經(jīng)非常滿意了，而且北斗還有很大進(jìn)步空間，精度還能進(jìn)一步提高。上述10m的精度，我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該是對(duì)亞太地區(qū)的平均精度。需要注意的是，北斗的平面精度與高程精度是基本相當(dāng)?shù)?，而GPS系統(tǒng)的水平精度確實(shí)不錯(cuò)，但是他的高程精度是軟肋，比水平精度差得比較多，一般是1.5倍到2倍。

@silencew 說(shuō)GPS定位精度可以達(dá)到mm級(jí)，這是能實(shí)現(xiàn)的，但是不能脫離限制條件而談。衛(wèi)星定位方法有很多種形式，如果按用戶衛(wèi)星測(cè)量設(shè)備在作業(yè)中的狀態(tài)，可分為靜態(tài)定位與動(dòng)態(tài)定位，若按參考點(diǎn)的位置不同，可分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位。

差分技術(shù)是基于同步同軌性原理，使用已知點(diǎn)的基準(zhǔn)站，計(jì)算出改正信息，再發(fā)送給流動(dòng)站，進(jìn)而改正流動(dòng)站的瞬時(shí)位置。這是針對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量的技術(shù)，把定位精度由10~40m提高到小于3m。精度達(dá)到mm級(jí)應(yīng)該是靜態(tài)的長(zhǎng)時(shí)間的優(yōu)質(zhì)觀測(cè)條件下的絕對(duì)定位。（以及有條件的相對(duì)定位。

@snailchaser：絕對(duì)定位的話，長(zhǎng)時(shí)間的靜態(tài)PPP（精密單點(diǎn)定位技術(shù)）確實(shí)可以達(dá)到mm級(jí)，不過(guò)用相對(duì)定位的方法（載波相位測(cè)量＋雙差解模糊度），在短基線＋較開(kāi)闊環(huán)境下，也是可以穩(wěn)定達(dá)到mm級(jí)的，甚至連動(dòng)態(tài)也能達(dá)到這個(gè)精度。）具體解釋一下，靜態(tài)，就是要專門(mén)建一個(gè)房子，專門(mén)建一個(gè)固定觀測(cè)墩，這時(shí)三腳架精度已經(jīng)不夠，而且還容易被移動(dòng)。

長(zhǎng)時(shí)間，就是24小時(shí)，365天不間斷觀測(cè)，這就肯定要保證有電源，而且要求還很高，不能斷電，備用電源神馬的一定要有。優(yōu)質(zhì)觀測(cè)條件，就是要沒(méi)有電磁干擾，沒(méi)有高大建筑遮擋，人不能隨意靠近GPS天線，附近不能有平靜水面（會(huì)有多路徑效應(yīng)），沒(méi)有大的山坡。

不可或缺的是一臺(tái)高精度，高穩(wěn)定性，高品質(zhì)的GPS接收機(jī)及其他附屬設(shè)施（保存、處理數(shù)據(jù)等功能）。要滿足這些條件只能遠(yuǎn)離城市，在有一定條件的農(nóng)村，建一個(gè)永久的高精度觀測(cè)站。

不是隨隨便便就能滿足這樣苛刻條件的，建設(shè)和運(yùn)行成本都非常高，我們學(xué)校就有建這樣的觀測(cè)站，我們是不能進(jìn)去看的，因?yàn)闀?huì)干擾信號(hào)，只能瞻仰下外觀了。北斗要這么觀測(cè)，精度肯定也不是10m了，不要隨便道聽(tīng)途說(shuō)了一個(gè)數(shù)據(jù)就說(shuō)比北斗強(qiáng)，請(qǐng)說(shuō)明觀測(cè)條件！

特別說(shuō)明一下，GPS系統(tǒng)使用的是WGS-84坐標(biāo)系，北斗使用的是CGCS2000坐標(biāo)系，所以二者的數(shù)值不能直接進(jìn)行比較，需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換一般會(huì)帶來(lái)精度上的損失。精度是可以在各自坐標(biāo)系下直接比較的，不用進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

促進(jìn)整個(gè)制造業(yè)的升級(jí)。

專家預(yù)測(cè)，到2015年，中國(guó)北斗相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破500億。 預(yù)計(jì)到2020年，僅北斗衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)將達(dá)到年產(chǎn)值4000億元人民幣，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到40%以上?！北倍泛苜嶅X(qián)，國(guó)家給你創(chuàng)造機(jī)會(huì)了，這個(gè)錢(qián)要怎么拿，就看各自的本事了。

看看全國(guó)遍地開(kāi)花的北斗產(chǎn)業(yè)園就知道機(jī)會(huì)多難得。整個(gè)系統(tǒng)國(guó)家只負(fù)責(zé)空間星座和地面監(jiān)控部分，這兩部分耗資巨大，技術(shù)要求高，且具有唯一性，系統(tǒng)性能指標(biāo)主要取決于這兩部分。

北斗系統(tǒng)的精度不夠高很大一部分的原因是中國(guó)的原子鐘不行。衛(wèi)星導(dǎo)定位中，時(shí)間系統(tǒng)有著極其重要的意義，在由跟蹤站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行定軌時(shí)，要求衛(wèi)星位置的誤差小于1cm時(shí)，相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6μs（1微秒=10 -6秒）；如果要求測(cè)量的距離誤差小于1cm時(shí)，則信號(hào)傳播時(shí)間的測(cè)定誤差應(yīng)小于0.03ns（ 1納秒=10 -9秒 ）。

中國(guó)的原子鐘相對(duì)國(guó)外產(chǎn)品，體積大、質(zhì)量重、精度還差了一個(gè)量級(jí)，這種高精尖的技術(shù)國(guó)外是對(duì)中國(guó)禁運(yùn)的，我們只能靠自己。為什么不行？因?yàn)橛幸欢螘r(shí)間原子鐘是可以從國(guó)外買(mǎi)的，相比起自己研制成本還不高，質(zhì)量很好，國(guó)內(nèi)直接放棄研制原子鐘了。

等中國(guó)說(shuō)要建導(dǎo)航系統(tǒng)，國(guó)外立刻對(duì)中國(guó)實(shí)施禁運(yùn)，中國(guó)這個(gè)時(shí)候才趕緊又開(kāi)始原子鐘的研制工作，暫停研制這幾年對(duì)中國(guó)的原子鐘發(fā)展多可惜，本來(lái)技術(shù)雖然不算先進(jìn)，但也勉強(qiáng)跟上世界潮流，現(xiàn)在卻拉下一大截，如果中國(guó)一直堅(jiān)持自己研制原子鐘，現(xiàn)在的北斗系統(tǒng)精度更高。要不是北斗系統(tǒng)，中國(guó)的原子鐘技術(shù)更是悲劇了。

建設(shè)速度快。歐洲早在1999年2月10日就提出建設(shè)GALILEO系統(tǒng)，在2005年發(fā)射了第一顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星， 2008年4月27日，發(fā)射第二顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，進(jìn)度比最初的計(jì)劃推遲了整整五年， 2012年10月發(fā)射第3第4顆衛(wèi)星。這四顆衛(wèi)星組成網(wǎng)絡(luò)，初步發(fā)揮地面精確定位的功能。

北斗的第一顆衛(wèi)星在 2007年4月14日發(fā)射升空， 2012年10月25日第16顆北斗衛(wèi)星發(fā)射，這是北斗區(qū)域網(wǎng)最后一顆衛(wèi)星，北斗導(dǎo)航工程區(qū)域組網(wǎng)順利完成， 2013年12月27日正式發(fā)布了《北斗系統(tǒng)公開(kāi)服務(wù)性能規(guī)范（1.0版）》和《北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件（2.0版）》兩個(gè)系統(tǒng)文件，這是北斗正式商用的標(biāo)志，所有的廠商都可以根據(jù)這兩個(gè)文件來(lái)開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。

北斗與GALILEO在使用頻率上是有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的（有重疊）， “根據(jù) “誰(shuí)先使用誰(shuí)先得”的國(guó)際法原則，中國(guó)在2009年發(fā)射三顆“北斗”二代衛(wèi)星，正式啟用該頻率，而歐盟連預(yù)定的三顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星都沒(méi)有射齊。敗下陣來(lái)，失去對(duì)頻率的所有權(quán)。

國(guó)際認(rèn)可。新聞：北斗正式納入IMO全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)-2014年11月新聞

2014年11月17日至21日，國(guó)際海事組織（IMO）海上安全委員會(huì)第94次會(huì)議在英國(guó)倫敦召開(kāi)，審議通過(guò)了對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認(rèn)可的航行安全通函，標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分，取得面向海事應(yīng)用的國(guó)際合法地位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成為繼全球定位系統(tǒng)（GPS）、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）后的第三個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，服務(wù)世界航海用戶。

• 北斗的問(wèn)題：

國(guó)外監(jiān)控站很少，優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)并存的GEO衛(wèi)星，星鐘的差距，等等。

上面沒(méi)提到的有：

（1）衛(wèi)星質(zhì)量不高，壽命比較短。GPS衛(wèi)星的壽命一般在8年，北斗衛(wèi)星的壽命在5年左右，已發(fā)射的16顆衛(wèi)星中，已有2顆老舊衛(wèi)星失效。替換衛(wèi)星的工作都是國(guó)家完成的，完全不影響用戶使用。

（2）芯片價(jià)格較高。這是由于芯片的生產(chǎn)特點(diǎn)決定的，芯片在研發(fā)階段投入非常大，一旦研制成功，后續(xù)的生產(chǎn)成本就比較低了。北斗剛投入使用，用戶還比較少，所以價(jià)格高，等到大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)候，成本就被攤薄。

（3）強(qiáng)制安裝北斗。這一條消息剛出來(lái)的時(shí)候我也特別不舒服，但是請(qǐng)參考鳳凰軍事的短評(píng)。“ 明明知道GPS是處于絕對(duì)壟斷地位的產(chǎn)品，卻鼓吹“北斗”去搞什么所謂“市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)”，完全就是一種鬧劇。這種言論明顯背叛了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)最基本的原則?！?/p>