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前言

中美俄三国在卫星导航系统上的竞争一直备受瞩目，作为大国科技实力的象征，精度的对比尤为重要。

如今北斗系统已初具雏形但距离世界一流导航系统的精确度，似乎仍有一定差距。

北斗精度的提升速度如何？它何时能与GPS、GLONASS“平起平坐”？

中国自主研发的北斗导航系统，与世界顶尖的美国GPS和俄罗斯GLONASS相比，精度达到了什么程度？

美国卫星定位系统的精度探秘

20世纪70年代美国进入太空竞赛后期，开始研发自己的全球卫星导航系统，以摆脱对其他国家系统的依赖，经过长达20年的研制和建设，美国GPS系统终于在1990年正式建成并投入使用。

这标志着人类迈入了卫星导航的新时代，GPS系统由24颗中低轨卫星组成，构建起一个覆盖全球的无线电导航网络，这些卫星按照精心设计的轨道运行，确保全天候覆盖地球表面上空。

它们不间断向地球表面发送特定频率的导航信号，信号中包含卫星轨道参数、时间信息等导航数据，地面用户只要装备相应的天线和信号接收器，就可以接收到这些信号。

GPS系统最早应用在美军作战中，1990年的海湾战争打响了GPS的第一枪，美军使用GPS精确制导的战斧导弹，其命中精度大大提高，对伊拉克目标产生毁灭性打击。

根据美军公布数据，战斧导弹的命中率高达98%，展现了GPS带来的强大军事效应，在后来的伊拉克战争中6500多枚采用GPS制导的导弹和炸弹再次发挥了巨大作用。

GPS的研发为让美军可以在战场上有着完全碾压的优势，GPS又是怎样做到这么精确的呢？这源于它独特的技术方案，系统使用相位测距技术测量信号到达时间，并结合三角定位算法，可以准确计算用户与卫星之间的距离。

为了GPS能够更准确还采用了先进的载波相位定位技术，可以精确测量无线电信号的相位变化，从而将定位精度提高到厘米级。

建设和运行这样复杂的卫星导航系统，还需要大量的技术和金钱投入，仅GPS系统的研发和初期建设就花费了美国政府200多个亿，在当时确是一个天文数字。

从战略考虑拥有自己的卫星导航系统，不再依赖他国对美国的国家安全意义重大，即使今天为保证24颗卫星正常运转，每年用于GPS系统的维护和更新也需要大量经费。

但相对于其在军事上的效用，美国认为这一投入非常值得，虽然GPS系统确实好用，但一直用别人的总归是不安全，想要变强还得自己制造。

为降低对美国系统的依赖，欧洲、俄罗斯、中国等国家也加快了自主卫星导航系统的部署，但要达到GPS的精度非常不易需要持续的技术积累。

目前看来GPS的技术实力还远胜于其他系统，其在卫星导航定位领域仍占据绝对优势，未来哪国能在关键技术上获得突破，将主导这一高精尖战略制高点。

俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统

20世纪60年代当美国着手研发GPS系统时，苏联也意识到自主掌握卫星导航系统的重要性，于是启动了格洛纳斯项目，可是在苏联解体后这一项目被迫中断。

解体后的苏联出现了严重的经济危机，西方国家更是落井下石封锁技术，这让俄罗斯在卫星导航技术上只能依靠西方国家，这不亚于将大门给西方国家。

为确保国家安全1993年俄罗斯重新启动格洛纳斯计划，但由于资金短缺项目进展缓慢，当时俄罗斯航天局的负责人甚至一度考虑终止这个项目。

因为预算严重不足无法支持后续的研发，期间俄罗斯科研人员做出了巨大牺牲，有的工作人员数月没有收到薪水，但仍然忠于职守坚持科研工作。

这种顽强的精神实在令人敬佩，直到2000年普京执政后格洛纳斯系统的研发才迎来转机，在普京的高度重视下格洛纳斯系统终于得到充足的资金支持。

科学家们终于可以全身心投入研发工作，2011年经过三代科研人员近50年的不懈努力，格洛纳斯系统终于正式投入使用但与GPS相比却晚了17年之久。

格洛纳斯的定位精度只有1.5米左右，还是和GPS有着比较大差距根据专家分析，这主要是因为没有投资太多钱导致其卫星组网不完善。

为了弥补这一缺点俄罗斯又研发新一代的格洛纳斯K2系统，通过先进的激光和原子钟技术，预计能达到0.3米的高精度，有望与GPS对标。

俄罗斯正与中国一起研究用北斗系统来综合格洛纳斯在民用领域的不足，虽然缺钱还是主要问题但俄罗斯仍在坚持自主研发格洛纳斯系统这种自力更生的精神让人尊敬。

慢慢科技越来越发达，格洛纳斯系统的定位精度会越来越高，这不仅能俄罗斯部队的战斗力，也会影响世界军事力量的平衡。

中国卫星导航系统——从雏形到现实应用

上世纪80年代，随着中国国防现代化和经济建设对精准导航的需求日益增长，中国决心自主研制属于自己的卫星导航系统。

1993年在党和国家的精心部署下，中国正式启动了代号为“北斗”的卫星导航系统工程的前期研究工作，这标志着中国加入世界卫星导航系统研制的行列，开始了持续攀登。

2000年中国成功发射首颗北斗导航试验卫星，北斗工程正式立项并全速展开，如今北斗系统已经初步建成，其公共服务精度达到了10米，部分专业应用精度甚至达到了厘米级，完全可以满足国内外用户的各类需求。

典型的卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段是北斗系统的核心，负责接收地球导航信号并进行解析、传输，目前北斗已部署了55颗卫星，持续稳定运行于不同轨道上。

这些卫星需要在恶劣环境下保持长时间工作，对卫星本体的抗辐射、抗热变形、精确指向等技术提出了极高要求，地面段负责监控卫星运行状态和进行精密的轨道测定，以及与用户设备之间的通信连接，这需要建立广泛的地面站网络。

用户段则直接面向社会用户，为交通运输、国防等各行各业提供实时精准的定位服务，三者相辅相成，共同构筑起业已覆盖全球的北斗系统。

北斗系统的研制过程历经艰辛，由于各子系统参与单位分散，目标定位存在偏差，空间段、地面段和用户段的协调联调过程极为复杂。

北斗工程师克服重重困难，通过仿真试验和线下演练，逐步调试系统各部分间的兼容性，空间段的卫星平台也经历了数次重大升级，才最终确定能够长期稳定运行的设计方案。

在用户终端方面，由于90年代中国普通民众对卫星导航的认知还较低，面临的推广难题也非常艰巨，但是在国家政策和资金的大力支持下，北斗终端逐步打开民用市场，各类手机、手表、车载设备开始内置北斗芯片，极大地丰富了人们的选择。

目前北斗芯片的渗透率和知名度已经大幅提升，与同期问世的GPS和GLONASS系统不同，北斗系统充分考虑了中国国情，采用了地球静止轨道卫星、倾斜带静止轨道卫星和中地球轨道卫星的多轨道组合，实现了对中国及东亚地区的高密度覆盖。

这对服务中国复杂多样的地形地貌具有独特优势，另外北斗系统还拥有卫星与地面用户的双向通信能力，可以用于紧急救援等关键场景，这也是其他系统所不具备的。

目前在亚太区域内，北斗系统已经可以为各类用户提供持续稳定的导航定位和通信服务，未来随着更多北斗卫星的发射，服务能力将不断提升

总结

中国的北斗虽然发展的比较晚，但是进步速度却非常快现在的北斗卫星已经多达40多颗了，专家预计到2022年将实现全球覆盖。

目前我国北斗运用的是第三代导航定位技术，其精确度可以达到0.5米，不过等到2022年实现全球化覆盖之后它的精确度可能提高到0.2米和美国军用GPS达到同等水平。