2020年7月31日，北斗三号系统全面建成，我国成为了第三个拥有全球导航系统的国家，今天是正好是两周年。

很多人可能会问：明明美国的GPS够用了，为什么中国还要独立建设北斗导航？想了解这件事，我们不妨来看两个例子：

1990年8月2日，海湾战争爆发，当时伊拉克号称世界第三军事强国，正规军加上预备役部队超过145万，同时拥有5000多辆各型坦克、8000多辆装甲车、大口径火炮3500多门、700多架战机以及大量的先进导弹。结果仅仅42天内，就被美国为首的多国部队，打得毫无还手之力。

在这场战争中，当时还未发展成熟的GPS系统起到了巨大作用，为美军导弹提供精确的导航，使其能够精准打击。[1]

不仅如此，GPS还能够精准定位敌方的位置，监控敌人的一举一动。当时美军战机投下的武器只有10%使用了GPS制导，但这已经让伊拉克军队无法招架。后来在总结报告当中，美军甚至把海湾战争的胜利归结为：GPS的胜利。

1993年，我国的“银河号”正在前往中东的路上，结果被美国造谣携带了违禁物品硫二甘醇和亚硫酰氯，并出动2艘军舰和5架直升飞机逼停“银河号”，使得“银河号”抛锚，船员们只能在极度缺水缺粮的情况下坚持22天。

有传言认为由于美国对伊朗禁运，美国特意关闭了附近海域的GPS信号，让“银河号”无法继续航行。如果当初银河号采用的是北斗卫星导航系统，也就不会出现这些问题了。

“银河号”事件的消息传回国内后，孙家栋院士与国防科工委副主任沈荣骏联名建议中国启动自己的卫星导航工程。

1994年12月，北斗导航实验卫星系统工程正式获得了国家的批准。[2]

北斗卫星导航系统是什么？

北斗卫星导航系统是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的时空基础设施。

它是通过“三球交汇定位原理”来对用户进行定位的。所谓“三球交汇定位原理”，是指使用北斗导航系统的用户，在某一时刻同时接收三颗以上的卫星信号，测量出用户与三颗卫星的距离，已知卫星的精确位置，以卫星为球心，以用户到该卫星的距离为半径画圆，会得到三个球面相交的两个点，根据地理常识，可以排除一个不合理点，剩余的点就是用户位置。

不过，由于需要考虑到用户设备与卫星之间的时钟差，所以还需要多一颗卫星来辅助。因此，北斗卫星导航系统需要每次通过至少4颗卫星，来为用户提供精确的时间和空间的信息。

在实际操作中，其实远远不止4颗卫星在为你提供服务。这原理看似简单，但实际上极其复杂。就拿北斗导航来说，无论你在全球的哪个位置，任何时间，我们头顶上都至少有8颗以上的北斗卫星在运行着。

无论你要去哪里，北斗都可以在太空当中为你计算出精确的时空信息，且几百万年只误差一秒。这就意味着太空当中并不只有4颗北斗卫星。

北斗卫星导航系统的建设一共分成了三步：

第一步，北斗一号覆盖国内，由3颗卫星提供区域定位服务。；

第二步，北斗二号覆盖亚太，由6颗静止轨道卫星、6颗倾斜地球同步轨道卫星、4颗中地球轨道卫星共同组成（其中兼容了2颗北斗一号卫星），一共有16颗卫星；

第三步，北斗三号覆盖全球，由24颗地球中圆轨道卫星（覆盖全球）、3颗倾斜地球同步轨道卫星（覆盖亚太大部分地区）和3颗地球静止轨道卫星（覆盖中国）共同构成，一共有30颗卫星。[3]

前不久，抖音推出了航天知识创想节目《我的星辰大海》，第二期刚好谈到了卫星。北斗三号卫星系统总设计师林宝军担任嘉宾。主持人向林宝军总设计师就问了一个很多人都好奇的问题：是不是我们卫星越多越密就越好？

这期《我的星辰大海》内容质量很高，推荐大家去抖音观看。可以让你对于国家的大国重器“北斗”有更加深刻的了解。

北斗有哪些优势？

全世界现在一共有四套全球导航系统，分别是中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧盟的伽利略，日本和印度仅仅是有区域性的导航系统，而不是全球导航系统。全球导航系统直接决定一个国家是否拥有可以自主定义空间和时间的权利。

但这个设施建设起来，要远比在地球表面盖个楼难得多。首先就是轨道资源不是无限的。导航卫星主要是部署在中地轨道上，所谓“中地轨道”指的是位于低地球轨道（2,000千米）和地球静止轨道（35,786千米）之间的人造卫星运行轨道，这是极其稀缺的轨道资源。

由于美国（GPS）和俄罗斯（格洛纳斯）最早发展了全球导航卫星项目，所以它们占据了80%的黄金导航频段，这使得中国要发展全球导航卫星系统的空间被严重挤压。

即便是在这样的条件下，中国科研人员依然坚持不懈，做出了大量的技术创新，使得北斗三号拥有许多先进的独家技术，在节目中主持人问林宝军总设计师：北斗三号相比于比如说GPS相比于其他的这些导航系统有哪些优势？

林宝军总设计师就提到了北斗的“1+6”功能，和一些技术创新，比如：

• 对于导航而言，原子钟（时频）是制高点技术，以前都是进口铷钟，但掌握技术的欧美国家不仅要价高，还无法保证交货时间。后来，我国自主突破更高精度的铷钟，还发明了全球第一台双频氢原子钟。这使得北斗的制高点技术在全球四大导航系统里是领先的。
• 我国由于不具备全球布站的条件，这成为了制约北斗从亚太走向全球的绊脚石。后来，科研人员首创了Ka相控阵星间链路，把多个卫星连成了一个大网，这使得星和星之间可以通话，星和地之间也可以通话，实现了“一星通，星星通”，让北斗走向了全球。也正是由于这个技术突破，使得北斗全球导航系统超过其他几个系统近一个量级，达到了厘米级的精度。

除了上述的几个创新，科研人员还独立自主突破了氮化镓高效固放技术，线性指标比传统行波管好4倍，杂散指标比传统行波管好100倍，领先于其他几个系统。其实科研人员还做了很多突破，比如：长寿命的陀螺仪、星敏、芯片等等，真正做到了核心器部件做到了100%自主可控，彻底摆脱了关键器部件被卡脖子的局面。

不仅是在技术上实现了各种突破和创新，在速度上也是屡创佳绩。从2017年11月起，在接下来的32个月里，我们国家以百分百的成功率，发射了30颗北斗三号组网星和两颗北斗二号备份星，一共32颗卫星，最终以月均发射一颗卫星的中国速度，缔造了全球导航卫星组网发射的新纪录。

北斗都能做些什么？

现在北斗已经深入到了我们生活的方方面面，在一些自然灾害和重大事件中，我们也常常能看到北斗的身影。

2008年汶川特大地震发生后，当地的地面通信设施都被地震摧毁，汶川一时间成了信息孤岛。当时在地震灾区唯一的通信方式就是：北斗短文报文，各个救援队利用这个功能把信息传输出去，而救援指挥部就可以利用当时的北斗一号卫星获取到精确的救援信息，其中包括了位置信息，灾情信息等。

不仅能让用户知道自己“在哪儿”，也能告诉别人“发生了什么”。“既能够知道你在哪里，也能够知道我在哪里，这是多么美妙的体验。 ”美国GPS之父帕金森教授曾这样盛赞北斗的导航通信一体化功能。

2020年，武汉疫情期间，在武汉火神山、雷神山医院建设中，北斗系统的高精度定位设备为医院建设进行放线测量提供了重要的支持，确保了工地大部分放线测量一次完成，为两座医院迅速施工争取了宝贵时间。

2020年5月，北斗系统还帮助中国的珠峰测量登山队对珠峰高程进行测量，而且这次还是以北斗的数据为主，为精确测量珠峰高度提供了有力的保障。

除此之外，它可以对许多行业进行支持，比如：自动驾驶、海洋渔业、农业种植、水利工程、物流运输、森林防火等。作为时空基础设施，它到底能发挥多大作用呢？用首任北斗卫星导航系统总设计师孙家栋院士说过的一句话就是：北斗的应用只受人类想象力的限制。

参考链接：

[1]https://mil.huanqiu.com/article/9CaKrnJypD4

[2]https://www.chinanews.com.cn/gn/2020/10-12/9310486.shtml

[3]http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201912/t20191226_19774.html

#北斗总师谈中国北斗到底强在哪#