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中国北斗覆盖全球,取代GPS,摆脱美国限制,国之重器2021-12-23
自从2020年6月,我国最后一颗北斗三号卫星发射升空进入预计轨道,并成功完成组建覆盖全球的北斗卫星导航定位系统。也彻底摆脱了美国GPS的限制与封锁。

卫星导航的发展史
我们还要从卫星导航系统的发展史讲起。卫星导航系统是由美国最先研发成功的,他最初是根据前苏联发射的一颗人造卫星所启发的,1957年美苏冷战时期,前苏联成功发射了人类的第一颗人造卫星,这时远在美国霍普金斯大学的物理实验室里,有两名研究人员正在观测,分别是维芬巴赫和郭亦尔博士,他们在地面上的接收器成功接收到了这颗卫星的信号,在接收器与卫星之间形成了运动多普勒频移效应,这两人马上意识到了地面可以定位卫星,同样卫星也可以定位地面,所以两人把此项研究汇报到了上层部门,之后美国在1964年研发组建了第一套卫星定位系统,子午仪,最初这套定位系统只有六颗卫星组成,用于海上军事船只导航。直到1967年这套定位系统开始部分商用,这也就是最初GPS导航系统。

卫星导航的重要性
卫星定位系统与军事有着密不可分的联系,还记得当年的伊拉克吗?伊拉克在坚持短短数日便败下阵来,这其背后真正的原因与GPS有着很大的关系,当年伊拉克无论是军用还是民用,所使用的正是GPS卫星系统,美国直接切断了他们的GPS卫星系统,导致了伊拉克前后信息无法正常通信,最后只用数日便早早结束战斗。

从此以后各国开始重视起了独立卫星导航系统,欧盟也开始自主研发,欧盟开始启动了伽利略卫星导航系统的研发工作。这个项目从研发到卫星再到火箭运输,需要大量资金,所以他们要求了各国参与,其中也邀请了我国加入,2002年,我国携2亿欧元参加了此项目,可到头来我国在参与权限上处处受到了欧盟的排斥,参与权限甚至不如印度,日本,在这种情况下,我国决定退出,并重新自主研发,在2004年启动了北斗卫星导航计划。


自主研发困难重重
在启动北斗计划的同时我们要克服重重困难,首先就是原子钟的问题,原子钟是由原子吸收或释放能量所发出的电磁波来计时的,原子钟也是卫星导航的核心部件,卫星导航计时每十亿分之一秒的误差,就会对测量地面距离产生0.3米的误差,只有原子钟精度高才能使卫星导航系统更加精准,人们正常使用的机械表好一点的大约一天会有1秒的误差,石英表差不多半个月会有1秒的误差,但我国突破了重重困难,由中科院上海天文台研制的被动型星载氢原子钟,精度可达300万年才会有1秒的误差,完全领先国际水准。

接下来就是卫星频段问题,卫星与地面建立通信是由无线电波来实现的,但卫星到地面的黄金频段是有限的,也是不可再生的资源,黄金频段只有5个,国际惯例就是先占先得原则,而美国和俄罗斯已经占用了4个最优质的黄金频段,还剩最后一个频段,中国与欧盟几乎同时申报了该频段,2007年4月17日,也是该频段的最后申报期限,我国加快研发进度,实现弯道超车,在2007年4月14日发射北斗2号,15日卫星实现变轨,17日当天成功发出第一组信号,抢先在欧盟伽利略卫星前面,成功拿下了最后一个频段,这也使得后来欧盟与我国进行多次协商想要共享该频段,最后在我国主导下达成共识。

全球卫星导航定位系统一共分为四大系统,分别是美国的GPS定位系统,俄罗斯的格洛纳斯定位系统,欧盟的伽利略卫星定位系统和中国的北斗卫星定位系统,那就会有人问了,为什么我们现在还在用GPS导航呢?其实有的人可能不知道,我们现在大部分用的手机都已经支持北斗了,只要你的硬件支持北斗你用的就是北斗了,但你手机上显示的GPS只是全球定位系统的缩写(Globle PositioningSystem)。