美国十次导航 -蟋蟀号

卫星导航系统，是现在信息技术领域一个非常重要的分支，它是信息技术和航空航天技术的完美结合。在日常使用互联网应用时，电子地图是个常用的软件。而电子地图就是卫星导航的产物，有了卫星定位和导航，可以让我们更便捷地规划出行路线。

卫星定位系统是一项非常高端的技术，广泛应用在各个生活和工作场景中。美国是最早研制卫星定位系统的国家，也是这方面技术最成功的国家，其代表作就是GPS。由于GPS太过成功，以至于许多人把GPS和卫星定位、导航完全划上等号。这个系统是美国人的作品，能为全球提供优质的卫星定位和导航服务。

如今，GPS已经成为全球最主要的导航系统之一，广泛应用于交通、物流、农业、气候等领域。GPS系统的数量只有24颗卫星，而且这些卫星分布在六个倾斜轨道上，倾斜度55，距离地球表面高度约20200公里。尽管卫星数量不多，但GPS系统的性能却非常优秀。它能够提供高精度的定位和导航服务，定位精度可以达到10米范围，同时还支持高度、速度等信息的测量。

GPS系统的运行也很稳定，几乎没有发生过故障的情况。除此之外，GPS在国际上也具有很高的地位，世界大部分国家和地区都使用GPS进行导航，例如欧洲的伽利略系统也与GPS相互兼容。美国的GPS定位系统已经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级。但GPS民用领域开放的精度约为10米。

可以说，GPS的全球化运行，使美国在世界的影响力更上一个台阶，不过，这种局面，伴随着中国北斗卫星导航系统的上线，正在悄然发生着变化。北斗是世界上第三个成熟的卫星导航系统，它和GPS等卫星系统被定为联合国卫星导航委员会已认定的供应商，在交通出行、物流运输、农林渔业、水文监测、资源调查、气象测报、通信授时、电力调度、抢险救灾、公共安全、应急救援等领域有着广泛应用。目前已经有137个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。预计到2025年的时候，中国北斗产业的总产值将从2020年的4000亿元增长至1万亿元。

值得一说的是，美国GPS由24颗卫星组成，我国的北斗系统则由55颗卫星组成。这是为什么呢？为什么我们国家需要这么多呢？是因为差距太大吗？当然不是了。

由于美国GPS是最早研发的，因此那时美国在组网时，可以任意使用轨道。这其中条件好的近地轨道，都被GPS的24颗卫星占用了。而中国的北斗系统起步很晚，等到我们的卫星要使用近地轨道时，已经没有合适的位置了，只能选择使用剩下的高轨道，由于轨道条件比不了美国，所以我国北斗系统需要55颗卫星才能保证正常使用。

因为美国的GPS导航系统的24颗卫星发射比我们早，自然就占据了最好，成本最低的位置，因为卫星的运行是需要卫星轨道的，而美国已经占据了一组最优最近的轨道，那么我们后发射的自然比美国的轨道高，半径大了，周长就越长，所需的卫星自然就多了。

相对而言，北斗系统的导航卫星只能使用远离地球的卫星轨道，为了获得足够精确的地面信息，北斗就不得不设置更多颗卫星。中国发射导航卫星的时候，天上已有的低轨道被几乎都被美国占据了，那么我们只能往更高的地方发射了，如果想要对地球形成全方位的覆盖，自然就需要在高空轨道上放上更多的卫星。

除了轨道位置外，两国卫星布局方式也各不相同，我国的北斗卫星与美国GPS的卫星布局不太一样，美国仅设置了6条轨道，每条轨道分布4颗卫星，格局十分简单。但是我国的北斗却选择了一个十分复杂的布局，55颗卫星中有些处于运动状态，有些则是固定不动的。不仅有相对地球来说不断飞行的卫星，同时还有相对静止的卫星，各司其职。在这样的考虑下，中国才决定发射多枚卫星，数量比美国多出31颗。这并不代表北斗卫星系统水平比GPS弱，高轨道也有高轨道的优势，两者本就是两个时代的产物，随着技术的逐渐成熟，北斗卫星系统的优势也会逐渐显露。

其实北斗卫星如果仅仅是保持基本的运转的话，即便只有35颗卫星也能满足需求。但是卫星定位技术不可能永远不用更新换代吧，拥有数量足够的卫星在系统中可以在更换或者维修的时候有足够备用卫星。同时卫星数量提上来了以后，定位的精度也有足够的保障，这样一来算是一箭双雕，因此我们的卫星定位系统才会拥有55颗卫星，也是以防万一。因为一旦其中某个卫星出了问题，可以立即有代替品。我们北斗的55颗卫星属于有备无患。

美国的GPS民用版的精度达到了10米之内，军用版的精度更是达到0.3米；我国的北斗导航系统，在海陆空的定时定位，精度要小于10米，测速精度更是保持在0.2米之内。如此看来，我国北斗导航系统逐渐完善之后，在导航精度方面，已经追上GPS了。

相较于美国的GPS，北斗系统在民用领域的应用明显偏少。可以说在民用领域的卫星导航和定位的市场上，仍然是GPS的天下。但我们也不应该妄自菲薄，北斗系统在民用领域的使用，一直是北斗努力的方向之一。好在经过几十年的研究之后，我们大获成功。北斗系统的建立，不仅仅是保障了我们国家的安全，除此之外，它还为世界上的许多中小国家提供了更多的选择。

其实我们之所以会下定决心建立北斗系统，主要还是受到了美国的影响。当初在海湾战争的时候，美军切断了伊拉克的GPS服务，导致伊拉克军队瞬间变成了“瞎子”和“聋子”，最终美军轻松战胜伊军，于是全世界都知道了GPS的重要战略意义。有了GPS之后，美国就能够任意地切断该地区的GPS服务。要是美国将GPS给关闭了的话，那么对手就完全处于非常被动的状态，一败涂地。