中国自主研发崛起之路，起底北斗导航建设20年呕心沥血史

智东西（公众号：zhidxcom）
文 | 轩窗

近两年，中国掀起了芯片热潮，新老企业纷纷打出名号，要为国家解决缺“芯”少魂的问题。然而，其实除了芯片，中国在很多领域由于起步较晚，曾经在很长一段时间里处于别人卡脖子的状态。

导航定位系统也一度被美国的GPS系统垄断，尤其在民用领域。可以说，GPS的民用极大地提升了人们的生活品质，许多以往不方便的事情都变得更加容易，比如汽车和手机导航等，人们告别了在纸制地图上找路的历史。GPS尤其对探险航海意义重大，成为迷失在茫茫海洋中的船只的救命稻草。

GPS本质是一个军用卫星导航系统，民用只是它的一部分。试想一下，如果美国突然切断GPS的民用信号供应，中国的所有设备的定位功能将无法实现，已经习惯了现代通信便利生活的我们，将陷入到一片恐惧和无助中。

早在上世纪，我国就已经考虑到了这一问题，从上世纪70年代开始，就在着手构建自己的卫星导航系统。进入20世纪后期，我国正式确立了建立北斗导航系统，并在2000年成功发射了第一颗北斗卫星。

无论是从军事还是民用角度来讲，北斗导航对我国技术发展都有着重要意义，我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，打破了美国GPS系统垄断的局面，增强了我国在国际卫星导航领域的话语权和主动权。

不过，相比于GPS，北斗导航现在正处于发展的初期阶段。在北斗导航系统建立的过程中，中国也曾走了一些弯路。从第一代北斗系统的双星结构，因为应用效果不佳被人诟病，到坚定信念自主建立多星的北斗导航二代，并在2018年年底正式实现了全球RNSS服务，提前两年开启北斗“全球时代”，中国用了20年时间终于拥有了自己的导航系统。

本文将揭开北斗导航系统20年布局历史，以及北斗导航系统目前在民用领域的发展情况。

一、全球四大导航定位系统

卫星属于空间探索领域。1957年10月4日，苏联发射了全世界第一颗人造地球卫星，开创了人类的空间世纪。

1978年，美国选择了24颗卫星的中轨道星座，发射了第一颗GPS卫星。1994年GPS完成全球组网，全球覆盖率高达98%。

GPS也分为军用和民用两种定位模式，其中民用方式向全球开放。成熟的GPS系统已经发展了30多年，商业规模化做得非常廉价、高效。

那么我们为什么还要花巨额资金建设自己的北斗系统呢？

▲美国GPS卫星导航系统星座图

GPS本质是一个军用卫星导航系统，隶属于美国空军，常年保持32颗在轨工作。这个系统主要包含军用和民用两种信号。军用信号和民用单频信号的最高定位精度级别不在一个量级，前者是毫米级别（利用载波相位），后者是分米级别（美国取消信号干扰后）。

此外，GPS还有一个弊端就是单向通信体制，与广播电视塔类似，30颗卫星只管不停地向地面发信号，具体是谁在接收并使用这些信号，卫星本身根本不知情。

GPS最大的问题就在于，这是一军用的卫星导航系统。如果全球的设备无论军用还是民用到将有GPS提供信号，一旦有一天美国突然切断GPS的信号供应，其他国家的所有设备的定位功能将无法实现，甚至危害着国土安全。

从上世纪70年代开始，中国就开始筹划自己的卫星系统。在七五规划中提出了“新四星”计划，随后还曾提出过单星、双星、三星、三到五颗星的区域性系统方案，以及多星全球系统设想。

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

▲俄罗斯GLONASS卫星导航系统星座图

除了GPS和北斗系统外，目前比较完善的全球卫星导航系统（GNSS）还有两个：俄罗斯格洛纳斯GLONASS，前苏联于1995年完成组网，2010年正常运行；欧盟伽利略GALILEO，欧盟于1999年初正式推出伽利略计划，现已基本实现全球信号覆盖。

▲欧盟伽利略GALILEO卫星导航系统星座图

在这四大卫星导航系统中，GPS、北斗以及GLONASS的成熟度比较高，在民用领域，GPS更是占据着巨大的市场份额。

二、北斗导航系统20年呕心沥血史

整个北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度。非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星组成。

上文我们说到，从上世纪70年代开始，我国就在不断讨论导航定位系统的构建方案，到2018年北斗导航系统正式实现全球服务，其间北斗导航系统的方案也不是一下敲定的。

▲北斗卫星导航系统星座图

在过去的20年时间里，北斗导航一共出现了两代，我们今天所熟知的北斗导航系统其实是第二代。

（编辑：52刷机网）

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