在社交软件上,有很多年轻的网友询问,在以前没有手机导航的时候,大家去陌生的地方是怎么找路的呢?“有经验”的网友表示,就是依靠纸质地图和“嘴巴问”。
这一问题看起来是“时代的眼泪”,不过也显示出一件事:对我们来说,其实早就已经离不开卫星导航系统了,因为我们在手机上所使用的地图软件,就是借助全球卫星导航系统才能正常工作的。
现在,全球共有四大卫星导航系统,其中应用比较广泛的就是GPS系统和北斗系统。我们都知道,GPS是系统是市场的“霸主”,而北斗系统不过是一个“后来者”,那么,在多年的追赶下,北斗系统和GPS还有多少差距呢?
· 全球四大卫星导航系统
卫星导航系统对我们的生活十分重要,不过,并不是全球各国都有能力建设卫星导航系统的——实际上,这是一个复杂工程,只有大国才能完成。现在,全球总共有4款能够提供全球定位导航服务的卫星导航系统,包括美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯四系统、欧洲的伽利略系统和中国的北斗系统。
其中GPS系统毫无疑问是全球开发最早、应用最广、最为知名的卫星导航系统。GPS系统产生于冷战时期,耗资高达200亿美元,早在1994年就已经全面建成,实现了海陆空全方位实时三维导航和定位的功能。
卫星定位系统其实最早是美国军方更加需要的,因为导弹发射之后需要导航的引导,才能够准确击中目标,也就是所谓的“精准制导”,不过,随着科技的发展,卫星导航系统也逐渐应用到民用领域,并且大放异彩,如今,我们的生活已经离不开卫星导航系统。
俄罗斯的格洛纳斯系统则是在2011年正式投入使用的,其标准配置为24颗卫星,不过只要18颗卫星就能为俄罗斯境内的用户提供全面的服务。
不过,格洛纳斯系统的定位精度上还比较差,只能达到1.5米左右,和GPS系统存在着明显的差距。
欧盟的伽利略系统是在1999年提出组建的,中国本想加入,但由于美国的阻挠,最终这个系统还是由欧盟自行研制,这是全球首个以民用为主导的全球导航系统,定位精度可以达到1米内。
而我国的北斗系统则是我国自行研制的全球卫星导航系统,也是GPS、格洛纳斯之后第三个成熟的卫星导航系统,虽然相比之下起步较晚,但是北斗系统已经发射60颗导航卫星,能够为全球提供精准的导航服务。
对我们来说,建设北斗系统最大的好处其实还不在于北斗系统能够为我们提供多少服务,而是我们能够摆脱美国对我们的“卡脖子”,真正实现独立自主。
不过,毕竟北斗系统起步晚,与GPS系统也是存在一定差距的,这主要体现在3个方面。
· 北斗系统在亚太地区更具优势
首先,虽然北斗系统和GPS系统都是全球卫星导航系统,并且能够提供全球服务,不过,两者在具体服务地区的定位精度上还是有差距的。
GPS系统是一个非常成熟的全球卫星导航系统,其定位系统的精准度非常高,一些资料显示,美国GPS系统在全球的定位精度能够达到0.2-0.4米。
而我国的北斗卫星系统自从2019年以后,定位精度已经达到了1米以内,并且,资料显示,到2022年时,北斗系统已经可以提供实时米级、分米级、厘米级,以及事后毫米级的高精度定位能力。
不过,也有一些资料显示,我国北斗系统更大的服务优势还是在亚太地区。资料显示,北斗系统在亚太地区的实测水平定位精度是1.32米、垂直精度是2.14米,而在全球范围内,北斗系统的水平进度只有1.53米,垂直精度则只有2.59米。
而相对来说,美国GPS系统虽然在亚太地区的表现不如北斗系统,在全球其他地区的表现则优于北斗系统。
当然,这也是很容易理解的,毕竟GPS是成熟的导航系统,而北斗系统则起步比较晚,而且肯定是优先服务我国用户的,自然会优先提高亚太地区的服务精度。相信随着我国北斗导航系统的进一步完善,其在全球的服务也会更加精准、更加完善。
况且,北斗系统其实也具有一些GPS系统不具有的功能,比如,北斗导航系统具有全球短报文、区域短报文等功能,可以在没有信号的情况下,实现北斗地面终端和北斗地面监控总站之间的双向信息传递。
· 北斗系统的零部件成本更高
除了服务精度之外,北斗系统相较于GPS系统还有一个差距,那就是北斗系统的零部件成本更高。
在2020年观视频“答案”年终秀圆桌论坛上,北斗三号卫星系统的总设计师在回答观众问题时曾经表示,我国航天工程的成本比较高,所以在民营航天和商业航天方面的发展还不如美国。
林宝军举例称,马斯克的航天CPU几百块钱人民币就能够搞定,而且东西“一定好使”,但北斗卫星的相关零部件虽然已经被以前便宜了几倍,但仍然要900万人民币,这其中的成本差距,就是为什么我国的商业航天发展缓慢。
这当然是因为我国的科技水平和美国还存在一定的差距,但在美国长期对我们进行高科技封锁的情况下,我们仍然能够奋起直追,并追赶到如今的地步,其实速度已经很快了,而且,我们也已经大幅降低了北斗系统的成本。
媒体报道显示,虽然北斗芯片的单价一直都是制约北斗系统应用和推广的最大瓶颈,但在我国科研人员的努力之下,国产北斗芯片已经从无到有,并且芯片单价已经降低到了6元,而且,在总体性能上也能达到甚至由于国际同类产品。
北斗芯片成本的降低,让北斗系统能够实现大规模推广,这对于北斗系统的发展当然是有好处的。但北斗芯片单价的降低只是我们所需要突破的技术瓶颈中的一个方面,我们还需要突破更多技术瓶颈,以便让北斗系统各个方面的成本都能够进一步降低。
这不仅能加速北斗系统的建设,让北斗系统的精度更高、服务更加完善,也能够加快我们商业航天、民营航天的发展速度,并在这一领域形成真正的中国特色。
· 北斗系统的用户数还不如GPS
最后,我国北斗系统在市场应用和用户数方面还不如GPS系统。GPS系统起步早,而且“一家独大”了几十年的时间,所以,美国GPS系统的用户数已经达到了60亿的规模。
我们要知道,全球的人口数量也不过只有80亿左右,这相当于全球有75%的人都是GPS系统的用户。当然,此前我国人民也是GPS系统的客户,在我国的北斗系统不断完善之后,我们才更多使用北斗系统进行定位导航,因此在用户数量方面仍然与GPS系统具有差距。
媒体报道显示,目前北斗系统的用户数量也只有在15亿-20亿左右,不过,我们的发展势头还是非常迅猛的。
2022年工信部的数据显示,北斗系统的日均活跃用户只有4030万,业务量为每日3.2亿次,到了2024年的数据,就已经显示北斗鼎服务的日均使用量超过6000亿次,峰值更是超过万亿次。
随着北斗系统的不断完善,目前全球已经有137个国家和北斗系统签订了合作协议,开始使用北斗导航系统。
而且,有资料显示,因为美国滥用自己的霸权地位,导致许多国家已经开始对导航系统“去美化”,美国媒体《SPACENEWS》更是公开发文称,美国的GPS系统已经遭到了“前所未有的危机”。
对此,美国方面直言“不会坐以待毙”。考虑到北斗系统已经有60颗在轨卫星,规模几乎是GPS的两倍,监测站数量更是GPS的10倍以上,在各方面数据上都追赶甚至部分超越美国GPS系统。
美国方面表示要加大对于GPS系统的投入,并在10年内“夺回支配地位”,但美国的雄心壮志真的有可能会实现吗?
或许也并没有这么容易。毕竟,美国制造业早已空心化,虽然他们手中掌握着一些高精尖技术,但是真正要落地到“制造”方面,恐怕还存在着一定的困难。加上现在特朗普政府对中国掀起的“关税大战”,美国GPS系统的相关供应链恐怕也会出现问题,要想在短时间内有巨大发展,恐怕很困难。
而我们呢?北斗系统的精度不断提升,特色功能也不断增加,我们也一直致力于建立一个更加公平合理的全球秩序,这让越来越多国家愿意使用我们的北斗系统,因为他们相信,我们不会在关键时刻利用北斗系统进行“讹诈”。
相信在不久的将来,北斗系统就会实现对GPS系统的全面超越。
参考资料: