全球四大卫星导航定位系统

时间:2020-08-01来源:

7月31日,我国的北斗三号卫星导航定位系统正式开通。从1994年开始启动研发,2000年完成北斗一号系统建设,2012年完成北斗二号系统建设,到今天北斗三号的全面建成开通,我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航定位系统的国家,终于不用再遭受雪银河号的耻辱。

对于我们普通用户来说,卫星导航定位系统用得最多的地方就是手机里的导航地图,当我们启动了百度、腾讯、高德等手机地图导航软件时,手机就已经在后台自动调用北斗导航卫星、GPS导航卫星、俄罗斯的格洛纳斯导航卫星、欧盟的伽利略导航卫星的信号,甚至还有日本的导航卫星的信号。目前市面上的智能手机都是同时支持多种导航卫星的信号,并不只是GPS。不知道大家有没有注意到,以前手机上的定位服务名称是GPS,而现在都叫位置信息服务,这也是北斗系统不断发展的结果。

全球四大卫星导航定位系统

目前全世界一共有四大卫星导航定位系统,其中美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗已经完成全面组网,只有欧盟的伽利略系统还在艰难前行。

北斗

20世纪80年代,中国开始探索适合国情的卫星导航定位系统发展道路,逐步形成了三步走发展战略:形成了“三步走”发展战略:

第一步,建设北斗一号系统。1994年,启动北斗一号系统工程建设;2000年,发射2颗地球静止轨道卫星,建成系统并投入使用;2003年发射第3颗地球静止轨道卫星,进一步增强系统性能。

第二步,建设北斗二号系统。2004年,启动北斗二号系统工程建设;2012年年底,完成14颗卫星发射组网。

第三步,建设北斗三号系统。2009年,启动北斗三号系统建设;2018年年底,完成19颗卫星发射组网;2020年6月23日,北斗三号最后一颗(第五十五颗导航卫星)全球组网卫星成功发射,至此北斗三号全球卫星导航定位系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

2020年7月31日北斗三号全球卫星导航定位系统正式开通。

GPS

美国于 1973 年开始研发GPS。从 1978 年发射第1颗 GPS卫星,到 1994 年完成21颗工作卫星及3颗备用卫星的配置,1995 年4 月美国国防部正式宣布 GPS 具备完全工作能力。GPS单机导航精度约为10米,综合定位的话,精度可达厘米级和毫米级,但民用领域开放的精度约为10米。在北约轰炸南联盟和海湾战争中,美军第一次让世界看到了由精确制导武器展现出来的超强打击能力,让世界为之震惊。

格洛纳斯

格洛纳斯(GLONASS)是苏联在1976年启动的项目,历经20多年的曲折历程,虽然曾遭遇了前苏联解体,俄罗斯经济不景气,但始终没有中断过系统的研制和卫星的发射。终于1996年1月18日实现了空间满星座24颗工作卫星正常地播发导航信号,使系统达到了一个重要的里程碑。格洛纳斯也是和美国的GPS一样由21颗工作星和3颗备份星组成。

伽利略

伽利略卫星导航定位系统是由欧盟研发的全球卫星导航定位系统,该计划1999年启动,一共由30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。截止2016年,已经发射了18颗工作卫星,全部30颗卫星(调整为24颗工作卫星,6颗备份卫星)计划于2020年发射完毕。2019年7月14日,伽利略系统技术故障导致部分导航服务中断,2019年8月18日恢复正常,着实让欧洲人捏了把汗。伽利略卫星导航定位系统的意义在于,欧盟将从此拥有自己的全球卫星导航定位系统,有助于打破美国GPS导航定位系统的垄断地位,从而在全球高科技竞争浪潮中获取有利位置,并为将来建设欧洲独立防务创造条件。

伽利略与中国

2003年,欧洲人主动邀请中方加入伽利略全球卫星导航定位系统,中方欣然接受。2004年中欧正式签署技术合作协议,中方承诺投入2.3亿欧元的巨额资金。2005年,伽利略首颗中轨道实验卫星发射,欧盟开始排挤中国。投入巨额资金(中国当时实际投资了7000万欧元),却得不到与之相称的对待,中国不但进不到伽利略计划的决策机构,甚至在技术合作开发上也故意设置,中方十分不满,于是决定自主研发。

2007年发射的第四颗北斗一号导航卫星,北斗系统开始激活。到2007年底,中国成功发射了第一颗中轨道导航定位系统,标志着北斗系统在技术和规划上的重大突破。直到2008年,伽利略系统的第二颗实验卫星才升空,此时距上次发射已经有差不多四年时间,比最初的计划推迟了整整五年。北斗二号横空出世,不仅使欧洲伽利略系统准备与美国GPS一争高下的愿望大打折扣,也冲淡了伽利略未来的市场前景。北斗二号在技术上比伽利略更先进,定位精度甚至达到0.5米级,令欧洲人深受震撼。

按照国际电信联盟通用的程序,中国已经向该组织通报了准备使用的卫星发射频率,这一频率正好是欧洲伽利略系统准备用于公共管理服务的频率。频道是稀有资源,占得先机的美国和俄罗斯分别拥有最好的使用频率,中国所看中的频率被认为是美国和俄罗斯之后的次优频率。按照谁先使用谁先得的国际法原则,中国和欧盟成了此频率的竞争者。然而,中国在2009年发射三颗北斗二代卫星,正式启用该频率,而欧盟连预定的三颗实验卫星都没有射齐,注定败下阵来,失去对频率的所有权。

其他导航定位系统

日本

准天顶卫星系统(QZSS)是以4颗卫星作为美国GPS的补充以及相关的加强工作,这是一个以GPS作为基础的信号增强的区域导航定位系统。按照日方的说法这四颗卫星能够帮助日本定位精度达到厘米级左右,如果将其用在制导方面,对日本来说精确打击能力是一个巨大的提升。在日本的第二步计划当中要组成一个由七颗卫星组成的准天顶卫星系统,所谓的"七颗卫星"系统将是一个独立的全新的导航定位系统,在这个系统的帮助下日本的本土进行精确定位已经完全没有任何问题,甚至还可以将其延伸到亚洲部分地区。可以看出日本实际上是走曲线发展独立导航定位系统的道路,准备先进行大量的技术储备,以备后期建立独立的卫星导航定位系统,以达到完善产业链的目的。

印度

印度也搞了一种类似于准天顶的系统,完全依赖于GPS。因此,在印巴冲突期间,美国为了表示对双方的公平态度,关闭了印巴的GPS信号,于是印度的系统完全瞎掉。所以印度决定不跟美国玩,现在做了自己的独立卫星导航系统(IRNSS/NAVIC)。根据印度空间研究组织的设计方案,IRNSS的组网工作将分为两大步骤:第一步是2013年到2015年发射7颗国产地球同步轨道导航卫星,从而实现全天候昼夜覆盖印度及其周边约1500公里范围的较为精确的卫星定位、导航和授时服务。第二步是从区域卫星导航系统向印度版全球卫星定位系统迈进,再发射大约10颗导航卫星,最终形成印度版全球卫星定位系统。

由于技术准备不足等种种原因,印度方面一直拖延到2013年7月才发射首颗卫星,2016年将7颗导航卫星全部部署完毕,投入运行。IRNSS系统设计覆盖东经40°—140°和北纬40°~南纬40°的范围,包括印度次大陆及印度洋等区域,可为印度全境及周边2000千米的范围提供全天候的单频和双频导航信号,误差不超过20米。

中国的北斗三号卫星导航定位系统正式开通,成为全球最大的卫星导航定位系统之一,功成名就,中国人也因此扬眉吐气。而建设比中国早的欧洲伽利略卫星导航定位系统,现在仍然还只是一个局部地区的导航定位系统,欧盟内部众口难调,各个成员国分歧不断,导致研发计划不断推迟,并且对中国加以限制,最终咎由自取。

卫星导航系统不仅需要的是强大的经济实力,还需要强大的科学技术做支撑,即使那么富裕的欧盟,技术水平也并不低,但在伽利略计划中也是步履维艰。日本和印度的卫星导航系统最终几何,只有留给时间来检验。

中国北斗卫星导航定位系统的建成,意义非常重大,包括我们的各种车辆、飞机、船只,尤其是我们的军事装备等高科技武器都有了自己独立的导航定位信号,不仅打得准,还打得稳,再也不担心被人切断信号。


关键词: 卫星导航

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