为什么需要北斗？

从 2000 年北斗一号系统第一颗导航卫星发射，到 2020 年 6 月 16 日北斗三号系统最后一颗卫星虽因故推迟发射但即将升空已是板上钉钉。

历经 20 年，我国自主研制的北斗导航系统，将正式建成，实现全球导航功能，这无疑是一个振奋人心的好消息。

北斗升空前的演练画面

有同学可能要问了，北斗导航早就听说了，并且明明很多手机已经可以实现使用北斗导航进行定位了，为啥你说才建设完成？

这是因为，把北斗导航系统部署在天空，拢共分三步：

一阶段完成一号系统：1994 年，启动北斗一号系统建设；2000 年 -2003 年间发射 5 颗卫星，实现中国区域服务；

二阶段完成二号系统：2004 年，启动北斗二号系统建设；至 2012 年底，共发射 14 颗卫星，实现亚太区域服务；
三阶段完成三号系统：2009 年，启动北斗三号系统建设；2020 年年底前，发射 30 颗卫星，实现全球服务。
至此，很快（本来应该说是已经），国人总算有了自己的全球导航系统，国内科技界又向前迈出了一大步。

北斗的 logo

但是，明明已经有非常成熟且好用的 GPS 系统，我国依然投入了如此巨大的人力物力、耗费了这么多年的时间，建设了自己的全球定位系统，究竟图个啥？

01 GPS 的诞生

早在 1958 年，也就是中国国内还一穷二白之时，美国人已经开始研究使用卫星构建全球定位系统的计划了。

当时的美国军方共发射 6 颗卫星，实现了覆盖全球的定位系统，但是定位精准度远远达不到今天的 GPS 系统的标准。

于是乎，美国海军研究实验室提出了名为 Tinmation 的新型定位系统，计划使用 12 到 18 颗导航卫星实现更为精准的全球定位。

美国海军研究实验室办公楼

N 年后，经过反反复复的方案修正，最终，一直到 1988 年成型的方案才尘埃落定：美国计划使用 24 颗卫星构建全球定位系统，该系统官方名称为 Navigation Signal Timing and Ranging/Global Positioning System，简称就是目前被大家所熟知的 GPS。

1989 年，第一颗 GPS 卫星发射升空，随后，在 GSP 卫星陆陆续续发射的过程中，美军已经开始迫不及待的使用 GPS 系统开展军事行动。

在 1990 年打响的海湾战争中，美军士兵配备了大量的 GPS 接收机（当年 GPS 并没有广泛应用于民用设备），还未建成的 GPS 系统为攻击部队提供了极为精确的定位，帮助美军“战斧”巡航导弹精准打击敌军，使得 GPS 系统彻底名声大振。

海湾战争中的“战斧”

一直到 1995 年，GPS 系统正式建成，24 颗卫星全部升空完毕，由于美国方面的完全免费、全面支持民用的政策，GPS 逐渐开始在民用领域普及开来，成为各类手持终端定位导航的必备功能。

02 苏联人的追赶

GPS 系统建设正处于美苏冷战期间。美国人建设了自己的全球定位系统，苏联人自然当仁不让，着手开始搭建自己定位系统，于 1976 年启动了格洛纳斯（GLONASS）项目。

所谓 GLONASS，是俄语全球卫星导航系统（GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）的缩写。苏联人从 1982 年开始发射第一颗实验卫星，一直到 1995 年，才耗资 30 多亿美元完成了 GLONASS 的组网工作。

GLONASS 的 logo

而且，正是由于苏联人最先宣布 GLONASS 向民用场景全面免费开放，才迫使美国人跟进，将 GPS 向全球人民开放使用。

但是，由于 GLONASS 性能差于 GPS，服务不稳定，且支持设备实在太少，因此 GLONASS 最终也没有竞争过 GPS，反而是让倍感压力的美国人彻底开放了 GPS，使得 GPS 成为了今天全球卫星定位扛把子。

03 为什么要建中国自己的定位系统

1993 年 7 月 23 日，中国货轮“银河号”本平静的在国际公海上行驶，却突然无端遭到美国军方拦截，美方指控“银河号”货轮违规向伊朗运输制造化学武器的原材料，因此在毫无证据的情况下，将其扣留三周进行彻底搜查。

被拦截的“银河号”

当然，审查的结果自然是啪啪打脸的没有发现任何化学武器材料，但在整个事件的开端，美国方面为了拦截“银河号”，竟然出乎意料的将“银河号”海域上的 GPS 服务关停了，这才导致迷失方向的“银河号”因此才得以被美方顺利拦截。

中国的北斗导航系统是 1994 年开始计划建设的，可以说与“银河号”事件不无关系。如果没有自己的定位导航系统，那么始终是寄人篱下，今天人家可以断了你的民用导航，明天就可以断了你整个国家的定位服务，甚至可以影响一国的军事行动。只有拥有自己的全球导航定位系统，才能保证不会在未来某一天被人掐住脖子。

尤其随着移动通信系统的大规模建设，GPS 的授时功能愈发凸显。目前全球电信运营商几乎都要使用美国 GPS 系统为基站提供同步时钟源，因为某些移动通信系统（比如中国移动的 TD-LTE）必须保证全网基站时钟同步才能正常服务，否则会出现严重的干扰，导致网络无法服务。
比如 2010 年 1 月 13 日，中国一家运营商的 CDMA（需要严格时间同步的网络制式）网络就出现了大范围告警，正是因为其 CDMA 基站均使用 GPS 信号作为同步源，而造成基站时钟源紊乱的原因是当时 GPS 系统的一次普通的升级。。

04 北斗导航是个什么水平？

当然，如今国人已经没有被有意或无意切断 GPS 的后顾之忧了，我们自己的北斗导航离完整部署只差一步之遥。

相信大家都会很好奇，我国的北斗导航目前就究竟是个什么水平？

除了美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS 外，其实欧洲还有个伽利略全球卫星定位系统，只是俄罗斯人和欧洲人的卫星定位系统都有点非主流，国人接触较少。

四大全球定位系统

从目前数据来看，在民用上，北斗（最后一行的 COMPASS）在卫星定位系统的两大主要功能上，也就是定位和授时，精度均弱于美国的 GPS 和欧洲的伽利略。

四大全球定位系统对比

但表格中的数据稍微有点落后，根据最新数据，北斗导航系统全部建成后，为全球用户提供服务时位置精度优于 10 米，授时精度优于 20ns；为亚太地区用户提供服务时位置精度优于 5 米，授时精度优于 10ns，略强于表格中数据。

但同时要知道，GPS 系统的 10m 定位精度，仅仅是对民用开放的极限。其实际定位精度可达厘米级和毫米级，因此北斗导航与 GPS 存在一定差距，但已经足够应用于军用、民用领域。

更难能可贵的是，在我国下游产业链的大力支持下，支持北斗的设备越来越普及。2019 年一季度的数据显示，新申请入网的 116 款国产手机中支持北斗定位的有 82 款，北斗定位支持率达到 70%，而且运营商的 5G 基站（三大运营商的 5G 制式为 TDD，需要严格时间同步）基本也都支持 GPS+北斗的双授时模式，可以互为主备。

当然，北斗的性能只是其价值一方面的体现，更重要的中国已经牢牢的把定位授时权掌握在了自己的手中。

这么看，建设北斗无论投入多少资金与人力物力，都简直不能更值。