6 }& G* h9 L" B2 K4 R N
阅读文章前辛苦您点下“关注”,方便讨论和分享,为了回馈您的支持,我将每日更新优质内容。
# v, O; b3 h4 x6 h# @# F+ G7 Z- B$ g8 H; |2 k
. n" H9 }) K* X! _2 n8 F& \: [$ Q) Z
a j* P/ J, ]% j文 | 渣叔
! N- y5 o; q- X编辑 | 渣叔
$ d7 F5 X7 M; j, ~% O前言
, A0 v% ]3 x) Z b4 s( f* G
' v+ V, E7 u' N& J" F* ]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。! H2 e, A7 a; k0 ?8 c& X
美国的GPS系统在全球使用范围最广,精度可达0.1米,俄罗斯的格洛纳斯系统精度约为1.5米,而我国自主研发的北斗系统,其精度究竟达到了什么水平?; y" Y4 r5 q, X
7 q; Z( R& _- T" }3 r1 v' V! @) }. N( |1 ?9 a
美国卫星定位系统的精度探秘& u$ m& H w" S0 }
# v4 |' o% G1 p, S美国GPS系统作为全球最早建成并投入使用的卫星定位系统,其定位精度一直备受关注,GPS系统在1994年正式建成之初,就展现出了在当时非常先进的精度指标。" l1 F$ G6 s1 N
+ L$ o) a2 ~; D# m
3 q: |8 F! ?+ i! a% y, T根据公开数据显示,GPS系统的定位精度在民用领域可以达到10米左右,而在军用领域则可精确到0.1米。3 W& o9 R: x/ w
' V, x6 V1 ?( ] q# ~* @0 f7 r. W$ w0 H' P& ~, X: Y
这种厘米级的精度,使GPS系统在军事作战中发挥了巨大作用,在海湾战争中,采用GPS精确制导的战斧导弹,其命中率达到了98%。( G& Q' j1 `' N9 \4 O1 J
& | z9 ?. T- f$ Y& B
( Z) B1 D5 M \* w这主要得益于GPS系统提供的高精度定位信息,战斧导弹可以借此精确锁定目标,大大提高了命中精确度。: _$ B' U- y7 w8 j# H5 q" g
1 q. `+ \) N, p2 _% B, _: S
" m* Q% F; R& O# T) [# p6 ^: T) ~
而在后来的伊拉克战争中,美军使用的6500多枚GPS精确制导武器,也取得了极高的命中精确度,重创了伊拉克的坦克部队。9 I$ `# [8 ]; J, n* w- p" j
3 y* L% e- y" U2 F* J4 e; g
$ U' @ ], |5 a! ^5 P4 dGPS系统实现如此高精度的定位,主要依靠了它独特的技术方案,该系统通过24颗卫星构成全球网,这些卫星不断发送导航信号。
?3 @! [7 ^* k& X0 D/ y1 U; U# |
/ M, H5 q/ ]$ _7 f, O' _
8 V' {% o1 u$ t- t( m- C5 M4 I地面用户只要用天线接收这些信号,就可以测量自己与卫星之间的距离,再结合三角定位算法,就可实现三维定位。
7 k, Z6 r: P" M
^- j7 m$ V# K- z9 n* {( k- p2 Z6 Q3 g( U& J! f8 j& Z
为进一步提升精度,GPS系统还使用了载波相位定位法等技术手段,这种相位定位可以精确测量信号传播时间,从而计算距离,实现厘米级的定位精度。4 L) g" O4 B& n( t& ]
1 ?% Y' b. P7 d
) J p8 S1 `- v4 `; j% Y4 @当然,保持如此高精度的持续卫星定位服务,GPS系统本身也付出了巨大代价,据了解,美国政府仅用于GPS系统的研发和建设,就投入了超过200亿美元的资金。
* e( b1 h. r( M7 ?& J: h/ I2 z7 f m, g- h' [: Y
3 _* n% q& t# G1 r2 s并且系统建成后,还需要持续的维护与更新,以保证24颗卫星的正常运行,这对美国的财政支出压力很大,但是,GPS的军用价值又凸显了这样的投入非常必要。
( A' G- S1 m+ Y) O4 i" |# [
+ h8 F5 e2 N7 |2 r6 t3 w) C1 k# X8 ]$ k' y
尽管GPS系统因其高精度而备受青睐,但过度依赖美国系统也存在安全隐患,一些国家已着手研发自主的卫星导航系统,以降低对GPS的依赖。7 ?; |9 H X( w& }& n' r3 w0 m
E" i9 z D7 Y* p: y% u! @
* P1 V, W& V9 v* F/ w: }* @! Y8 Z, Y, R
但要实现与GPS相近的精度,还需持续技术创新与积累,目前看来,GPS在卫星导航定位领域,其精度仍优于其他系统,维持着技术领先地位。
* Q5 F/ |; ~% f! i. M; P; w- o2 }* P; o9 @; u, A+ o( s
3 q5 P( F/ C8 V3 j+ I+ P俄罗斯的格洛纳斯定位系统精度有待提高
0 o8 g* U( `1 n4 |$ Y
( e; B6 u$ l8 O1 L苏联时期,苏联意识到全球卫星导航系统的重要性,因而启动了格洛纳斯系统的研发,但不幸的是,苏联解体,这个计划被迫中断。
" K( F( u0 N: }
. F: T) `# {( w$ Q
' B( D5 K2 x2 ~: x. Q# t; Y新成立的俄罗斯国家处于经济艰难时期,但为摆脱对美国GPS系统的依赖,俄罗斯还是决心继续开发格洛纳斯系统,经过长期缓慢建设,直到2011年,格洛纳斯系统才正式运行。
5 _* c% J! I4 D% s: y: C
( e- e9 E9 x3 i4 Y; Q
$ z" P h* {# o3 T, h s+ e% ]与美国GPS类似,格洛纳斯也可为军用和民用领域提供导航定位服务,但由于资金短缺,格洛纳斯系统的定位精度只达到约1.5米,这与GPS的精确度有一定差距,这对俄军的作战能力形成一定制约。+ z8 H( ?% W8 d3 Z
% I/ T) o1 z, i c
+ X# z( m8 `% U
为提高格洛纳斯的军用价值,俄罗斯计划研发新一代的格洛纳斯K2系统。
6 l/ v G+ P; w' ]3 }( o4 U
0 c+ g, W: R- P( f( O
0 n6 L: g2 g& z2 u/ b, I, \据负责人透露,格洛纳斯K2预计能达到0.3米的定位精度,据文件显示,在2030年前后还可能进一步提升到0.1米,与GPS系统基本持平。
0 e0 b& K5 F3 o1 t6 M# L0 T- z6 [$ T0 g
: w9 L+ d+ W4 f! u, {' `+ v
这无疑将增强俄军的作战能力,不过,由于研发更新需要大量资金支持,这一计划仍需一定时间才能实现。
8 |/ B+ `# x) c- V, G n, v/ u6 f
- {: B8 u4 H9 f5 K/ B+ k. g7 Z2 Y, a
当前,俄罗斯正在与中国合作,利用北斗系统提升格洛纳斯在民用领域的应用,这有助于弥补军用上与GPS的差距。
# k: N- E6 D7 x8 \' H5 }' G t) |$ \9 O- z& z6 Z
* u: c$ ^( q2 G+ G5 T* ?# r可以看出,尽管存在先天条件的制约,俄罗斯仍在努力完善格洛纳斯系统,以增强自身的卫星导航实力,未来格洛纳斯精度的提高,将对俄罗斯乃至世界的军事力量平衡带来一定影响。" Z$ y( w+ s# B4 p
6 ~3 I! f% R+ f2 j( Q1 _) M) T' ]! C
中国卫星定位精度已取得显著进展
& g' V2 ~ P3 Y. z3 `6 P# e
; N7 c% L1 r: |随着科技的快速发展,卫星定位技术在国防和民用领域发挥着越来越重要的作用,中国也致力于自主研发卫星定位系统,取得了令人瞩目的成就。5 H3 H$ N: `( ~8 G7 d8 [6 F+ G
/ k* p, O( V! k c: C9 \
4 i) e1 ]6 G9 f6 Q: l
中国自主研制的北斗卫星导航系统始于上世纪90年代,经过20余年的努力,已基本实现全球覆盖。' U' a1 ]+ u: F/ u6 X
( F! ~0 |0 ~) f1 p0 b- p1 _
5 e9 `5 w# {5 U北斗系统由空间部分、地面部分和用户终端组成,空间部分包括各种不同类型的卫星,目前已发射超过60颗,按照轨道类型可以分为中地球轨道卫星、地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星。
9 v; K7 F' H2 ~& p g& w4 J2 W% ]9 Z% I( g6 P0 W7 M4 q
# S; n$ n4 ?" Y- {. n: E这些卫星采用了多种先进技术,实现了高精度时频产生和同步,大大提高了系统性能,地面部分则构建了数十个监控站和近十个上传站,覆盖全国各地,实时监控卫星运行状态。 s8 z$ \6 v D1 `
$ [7 d4 G7 X" e! Y% e+ r% U K$ f) U8 G
用户终端方面,移动手机厂商纷纷推出支持北斗的智能手机,此外还有各类汽车和个人导航设备、测绘仪器等。
5 h: A% O# Q+ Z% \0 v% @
' z# I+ l; d$ [5 k9 E8 z
, q2 `- A J( U, p7 s北斗系统的定位精度是一个关注的焦点,据官方介绍,北斗系统的水平定位精度可达10米,速度精度达0.2米/秒,为全球最高水平。5 u. J$ u( {% S. l# o! [
+ o5 M* O8 k1 [- b. X3 {& _* u1 i$ W/ g# N2 y
与此同时,也有报道称,在军用领域,北斗系统经过专门设计,其精度甚至达到厘米级,完全满足高精度军事需求。
6 m" h A* t% f* g4 X/ R$ y0 }+ N& f7 b$ `1 a8 O" `7 N- f
. ~. N5 x1 S. [* C* p/ f; w$ ?4 S相比之下,美国GPS系统的民用精度为5米左右,俄罗斯格洛纳斯系统精度也只在1-2米,可以看出,北斗系统的精度已经达到甚至超过当前世界一流水平。
0 p: |, j( z1 z6 i, E, c7 {& t
^! e9 P/ o. _: Q4 p' J1 N" G$ y! m- i: v" [/ m% }' ~
此外,北斗系统在抗干扰性能等方面也具备显著优势,抗干扰方面,北斗系统可以抵御自然干扰和敌对破坏干扰。
& C5 F$ s9 e5 K0 ^6 f5 g7 o1 s% ]( G Y1 z* P
* }5 X. I2 v* q3 g: \: F& I卫星方面,北斗系统卫星数量达到30颗以上,远超其他系统,运行更为可靠稳定,用户终端方面,北斗芯片产量已达到亿级,终端种类繁多,覆盖面广。
; {% ~7 i7 x8 H( \4 h0 Q5 _$ e J% Y' m4 `* `& f
! G# F! L" |0 n- J# R1 x4 @! } w展望未来,北斗系统准备与其他国家的卫星定位系统开展互操作和兼容,为全球用户提供更优质的导航服务。
- z$ p3 {6 H6 O- E5 i8 v' C- L& J# r/ w( Q
L' Y: S" n+ y _北斗系统的建成运营,使中国摆脱对外国卫星导航系统的依赖,具有重大战略意义,这不仅将促进北斗产业的快速发展,也将给中国经济社会发展带来深远影响。# l- L) X- Q( `+ ~
3 _2 e" u$ c) c) u
; I8 j ?6 R9 ^8 w, \
. b! E* f6 T0 [6 y
" O. I4 u7 j. z/ P2 M7 P
在阅读此文后,烦请您关注+评论,方便后续事件有新的进展能够让您迅速关注 |