文|鲸探所

编辑|鲸探所

近年来，卫星导航系统的发展为我们的生活带来了巨大的便利。

人造卫星改变了人类认知世界的方式，它们在通信、气象、军事等诸多领域发挥着重要作用，尤其是在导航定位方面。

精准的卫星定位不仅让我们的出行更加便利，也为国防建设提供了有力支撑。

GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯等系统让我们的出行不再迷失方向，汽车和手机都能通过卫星导航定位到准确的位置。

那么其中哪一个系统的定位精度最高？

俄罗斯格洛纳斯

俄罗斯格洛纳斯的研发可以追溯到苏联时期，当时苏联就意识到独立的卫星导航系统对国家安全的重要性了。

60年代，苏联启动了自己的导航卫星系统计划，目的是摆脱对美国导航系统的依赖。

苏联国防部门在克里米亚半岛选择了一个理想的地点建设导航卫星地面控制中心，并与相关科研单位达成合作，启动了导航卫星和地面系统的研制工作。

为了确保导航系统的全天候全球覆盖能力，苏联还选定在高纬度地区建设数个运营基站。

然而就在系统开发进展顺利之时，苏联解体导致这个雄心勃勃的计划夭折了。

新生的俄罗斯国家处于经济萧条时期，财政紧张的情况下继续推进格洛纳斯计划并非易事，由于资金短缺，原计划中的多个运营基站和地面系统被迫暂缓建设。

但出于国防安全考虑，俄罗斯仍然选择坚持自主研制卫星导航系统。

在航天部门的不懈努力下，先期研制的导航试验卫星得以继续发射入轨，这也为系统的逐步建成奠定了基础。

1999年，第一颗工作卫星才成功发射进入轨道，之后十多年时间里，俄罗斯空间军仅仅间断性地发射几颗补充卫星。

直到2011年，经过长时间的建设，第一代格洛纳斯系统终于建成，这才正式提供了有限的导航定位服务。

美国GPS系统

美国在20世纪70年代启动GPS系统的研制，经过了20年时间和巨资投入，终于在1994年正式建成投入使用。

作为全球首个也是长期唯一的卫星导航系统，GPS系统为全球范围内的定位和导航提供了重要工具，也打开了卫星导航技术的新纪元。

GPS系统由24颗中轨道卫星组成，这些卫星按照精确的轨道飞行，覆盖了全球各地。

它们在轨道上运转，同时不断向地面发送特定频率的无线电导航信号，这些信号包含卫星自身的运动参数以及精确时间信息。

而用户端设置的天线，可以接收到4颗或更多GPS卫星发送的信号。

通过分析信号中的信息，用户设备可以计算出信号从各颗卫星到接收器的传播时间。

因为信号传播速度是光速，已知传播时间可以推算出用户与各卫星的距离，基于多颗卫星的距离数据，再结合三角定位算法，用户设备最终可以确定自己的三维空间坐标，由此实现导航定位功能。

GPS系统的定位精度非常高，完全超出人们的想象。

根据美国政府公布的数据，在民用领域，GPS系统的定位精度可以达到10米左右。

而在军用领域，由于可以接入更多辅助信息，GPS的定位精度甚至高达0.1米，也就是10厘米！

不仅如此，GPS超高精度为它在军事作战中的广泛应用奠定了基础。

早在1991年的海湾战争中，美军就大规模使用了GPS精确制导的战斧导弹，其命中率高达98%。

2003年伊拉克战争中，美军共使用了6500多枚GPS制导武器，同样展现出极高的命中精确度。

可以说，GPS系统直接改变了现代战争的面貌。

要实现如此高精度的定位，GPS系统采用了多种技术手段，比如使用载波相位定位法，可以测量无线电信号从卫星到接收器的传播时间，精确到微秒级别，从而计算距离。

不过建立和维护覆盖全球的GPS定位系统，对美国政府的支出也是巨大的。

仅GPS系统的研制就花费了200多亿美元的资金，更关键是，系统建成后，每年都需要大量资金继续维护卫星的正常运行。

按照公开数据来看，美国每年在GPS系统的维护和更新上花费超过10亿美元，考虑到军事上的重要作用，这些投入对美国来说是非常值得的。

中国北斗卫星

上世纪90年代，随着科技的快速发展，各国开始致力于自主研发卫星导航系统，以满足国防建设和经济发展的需求，中国也加入了这个行列，决心研制属于自己的卫星导航系统。

1993年，中国启动北斗卫星导航系统工程的前期研究工作。

2000年，在东风五号运载火箭搭载北斗导航试验卫星成功发射入轨后，北斗工程正式立项启动。

北斗系统由空间段、地面段和用户段三大部分组成，空间段负责对卫星进行监控与控制，地面段负责和卫星进行通信联系，用户段则是面向终端用户，为各类设备和系统提供导航定位服务。

根据知情人士透露，北斗系统的研发之初并不顺利，存在技术瓶颈和资金不足等困难，但中国航天工程师们没有放弃，通过自主创新，逐步突破了各种难题。

空间段的建设可谓是异常艰难，北斗卫星需在轨道上长期稳定运行，这就对卫星的稳定性与抗干扰性能要求极高，更是给卫星的设计与制造带来了巨大的挑战。

当时工程师们反复论证方案，并且进行大量的仿真试验，才最终确定了卫星的总体方案。

北斗卫星根据轨道高度的不同分为三类：中地球轨道卫星、地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星，各星通过相互协调配合，来实现全天候、全天时的导航服务。

而用户段则是导航系统的窗口和出口，上世纪90年代，中国民用领域对卫星导航的认知还不高，用户终端的研发与推广任重而道远。

然而，在党和国家的大力支持下，北斗系统逐步打开民用市场，各类智能手机、车载导航、个人运动手环等支持北斗芯片的终端如雨后春笋般涌现，这也极大地丰富了用户的选择。

在建成初期，北斗系统在亚太地区实现区域覆盖，到2020年的时候，它在全球35个重要区域和重要交通线实现导航定位服务，至今，北斗系统已基本实现全球覆盖，服务全人类。

而北斗的定位精度度达到10米，速度精度达0.2米/秒，这也位居世界领先水平。

可以说，北斗系统切实改变了中国在导航定位领域的发展格局，使国家安全和经济建设不再依赖外来。

有报道称，北斗在军用领域的精度甚至达到厘米级，完全满足高精度军事需求，这些都都显示出了北斗系统强大的技术实力。

与北斗定位精度相比，美国GPS民用精度只有5米左右，俄罗斯的格洛纳斯精度也只在1-2米。

北斗系统将继续加大科技创新力度，提升系统性能，拓展服务功能，走向深海、深空、深地，造福人类社会。

中国北斗卫星导航系统以自己的辉煌成就，谱写了一曲让世人刮目相看的壮丽行进曲！

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