北斗全球导航定位系统组网圆满完成：国际瞩目的先进技术突破

人类第一颗卫星的发射为卫星导航提供了基础

直到1957年，苏联发射了人类第一颗人造卫星，人类才感觉到拥有“千里眼”的机会来了。当时，美国霍普金斯大学的两位教授偶然发现，在接收苏联卫星信号时，卫星与接收设备之间可以形成多普勒频移效应，这种奇妙的效应可以用于导航定位。在他们的建议下，美国于1964年建立了世界上第一个卫星导航系统，这就是GPS导航系统的雏形——子午线导航系统。该系统由6颗卫星组成，主要提供给美国海军使用。

美国子午线卫星导航系统

美国海军在使用过程中逐渐发现卫星导航定位具有无可比拟的优势。同时，还发现经络导航定位系统存在巨大的技术缺陷和不足。为此，美军迫切需要更加完善、先进的卫星导航定位系统。为此，美国海军实验室提出了一项雄心勃勃的全球定位网络计划。根据当时的假设，该计划由12-18颗人造卫星组成，轨道高度为10000公里。与此同时，美国空军也推出了一项计划。最终，为了节省科研成本，提高科研效率，美国国防部将海军和空军两个计划合二为一。 1973年，美国GPS计划正式发布。

最初的GPS导航系统由24颗人造卫星组成。所有卫星分为3个轨道，每个轨道部署8颗卫星。这样做的目的是为了保证地球上的每个目标都能观测到6-9颗人造卫星，从而提高整个导航系统的稳定性和准确性。美国GPS导航系统的建设分为三个阶段。 1978年，美国国防部从加州范登堡空军基地发射了首批四颗GPS导航系统测试卫星。随后，科研人员对地面信号接收站等一系列设施进行了测试，取得了预期效果。影响。 1979年至1984年，美国国防部又发射了七颗实验卫星，测试了导航系统的准确性。结果发现其准确性超出了最初的预期，研究人员非常满意。随后，1989年至1993年间，美国又发射了剩余的13颗人造卫星。 GPS导航系统原定24颗卫星全部发射，标志着GPS导航系统初步建成。

美国GPS导航定位系统

由于GPS导航系统最初是由美国国防部研发的，其初衷也是为美军提供导航定位服务。然而，随着冷战的结束，苏联对美国威胁的消失，美军开始解密许多军事技术并提供给民用。 GPS导航定位服务就是其中之一。 2000年，美国宣布GPS军用和民用分开发展，消除了对GPS定位精度的限制，提高了民用导航定位的精度，大大提高了GPS导航系统的信号强度和精度。 GPS民用导航服务凭借全天候、高精度、自动测量的技术优势，迅速进入各个应用市场。由于GPS导航系统起步早、技术先进、功能比较齐全，几乎垄断了全球民用导航定位市场，每年能为美国带来数千亿美元的收入。

鉴于巨大的国防需求和广阔的民用市场前景，同时为了避免导航定位技术受制于人，中国也决定自主研发和建设自己的全球导航定位系统。 1994年，中国启动北斗导航定位系统建设。 2000年10月31日，我国第一颗导航定位卫星北斗一号甲在西昌航天中心发射成功。同年12月21日，第二颗导航定位卫星北斗一号B发射。这两颗静止轨道卫星组成了最初的北斗一号导航定位系统。该卫星采用有源定位系统，可为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务。

中国北斗一号导航系统

一期建设工作完成后，科研人员对北斗一号导航系统进行了多次技术测试，证明其是可靠的导航系统。 2003年，北斗二号导航定位系统开始建设，卫星发射频率也加快。 2007年4月11日，北斗二号导航系统首颗卫星——北斗导航卫星（M1）在西昌航天中心成功发射。北斗二号导航系统建设历时11年。自2007年4月11日起至2018年7月10日止，北斗二号导航系统共发射卫星21颗。北斗二号导航系统所有卫星发射后，其覆盖范围和导航定位精度较北斗一号都有较大提高。定位精度由20米提高到10米，时间精度达到10纳秒，覆盖范围扩大到亚太地区大部分地区，全球导航定位系统雏形初步建立。

北斗二号卫星轨道图

北斗二号成功后，中国航天员马不停蹄地开始了北斗三号导航系统的建设。原计划从2009年开始，同期发射19颗组网卫星，到2018年基本完成，实现为全球用户提供导航定位服务的目标。 2020年6月23日，是一个伟大的时刻。中国在西昌航天中心使用长征三号乙运载火箭发射了北斗三号导航系统中最后一颗全球组网卫星。至此，北斗三号全球卫星导航系统正式完成全球组网。中国航天员的全球导航系统梦想也正式完成。一路走来充满坎坷，但在成功的那一刻，所有的辛苦都是值得的。

2020年6月23日，最后一颗全球组网卫星北斗三号发射。

最后一刻组网卫星的成功发射，标志着北斗全球导航定位系统正式建成。中国也有与美国GPS一样著名的导航系统。与美国GPS全球导航系统相比，我国北斗具有明显的后发技术优势。美国的GPS导航卫星使用双频信号，而中国的北斗系统使用三频信号。与双频信号相比，三频信号的导航卫星可靠性更高，抗干扰能力更强，能够更好地适应空间复杂的光学和电磁环境。而且三频导航信号更稳定更好，精度更高。此外，北斗导航系统还具有非常独特的短文本播报功能。这一功能对于渔民、近海探险家、户外工作者等在海洋中捕鱼的群体来说非常有价值。

北斗全球导航定位系统运行图