2021年是不平凡的一年。我們在經歷疫情考驗的同時，在航天領域捷報頻傳。全年共執行55次發射任務，發射次數居世界首位。近日，國家發改委宣布我國已基本形成北斗衛星導航產業體系。今天和大家嘮一嘮其中和大家關系最緊密的北斗的故事。
19年1月3日，嫦娥四號在月球背面著陸成功。
20年6月23日，長征三號乙運載火箭搭載北斗三號最后一顆全球組網衛星發射成功。
20年7月23日，長征五號遙四運載火箭搭載火星探測器“天問一號”發射成功。
21年4月29日，中國空間站天和核心艙成功發射升空。
21年5月15日，天問一號火星探測器所攜帶的祝融號火星車，成功地降落在火星。
21年10月14日，我國成功發射首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”。
在最近幾年的時間里，中國在航天領域取得了許多歷史性成就。
其中，在2020年6月23日9時43分，我國成功發射了北斗系統第55顆導航衛星，這是北斗三號的第30顆，也是最后一顆全球組網衛星。至此北斗三號全球衛星導航系統比原計劃提前半年時間全面完成部署。
在2022年3月20日，我國首個地鐵北斗定位系統在北京地鐵首都機場線開工建設，這是我國目前規模最大的室內空間導航定位系統，預計在今年內建成。
這對中國，對通信行業是件大事，也對我們的日常生活有著重要的影響。
有兄弟姐妹對北斗不太了解，今天就和大家來嘮一嘮。
謝邀，人在火星，剛下飛船。
什么是北斗?
這次要聊的北斗，可不是劉歡《好漢歌》里的“天上的星星參北斗”的北斗星，而是中國發射的人造地球衛星。
人造地球衛星是用途最廣、發射數量最多和效益最高的航天器。
1. 人造地球衛星若按運行軌道，可以分為：
低軌道衛星，軌道高度為200～2000千米
中軌道衛星，軌道高度為2000～20000多千米
高軌道衛星(地球靜止軌道、地球同步軌道衛星)，軌道高度為35786千米
我們的北斗用的是后面兩種，包括24顆21500km的中圓地球軌道(MEO)衛星、3顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾角55°的地球同步軌道(IGSO)衛星。
2. 人造地球衛星若按用途，可以分為：
科學衛星(對內探索地球、對外觀測天體)
技術試驗衛星(例如載人航天前送動物上天的返回式衛星)
應用衛星
和我們日常生活關系比較緊密的是應用衛星，它包括氣象衛星、通訊衛星、導航衛星等。
北斗就是其中的導航衛星，用于定位導航，可沒有啥死兆星什么的。
導航不是GPS嗎，有人用北斗嗎?
說到導航，大家都不陌生。開車或者去陌生的地方旅游，誰不開個高德或百度的地圖軟件?現在家用小汽車那么普及，絕對和這有很大關系。不然車開一半不認識路了，要我停車翻紙地圖，那還不如打的找老司機帶帶我呢。導航軟件拯救了多少像我輩一樣的天然路癡，功德無量~
但是，我們經常聽導航軟件在叫“GPS信號弱”，而不是叫“北斗信號弱”，北斗是不是根本就沒人用，是一個面子工程呢?
地圖軟件實際使用的是全球導航衛星系統GNSS(Global Navigation Satellite System)。而有能力把衛星咻~咻~咻~~上去提供全球定位導航的只有四家：
美國，GPS(Global Positioning System，全球定位系統)
俄國，GLONASS(格洛納斯)
歐洲，Galileo(伽利略)
中國，北斗(BDS)
另外，還有日本準天頂衛星系統QZSS和印度區域衛星導航系統IRNSS，它們只能提供局部區域的定位導航。
一般國內在售的安卓手機都是北斗的用戶了，里面的芯片是幾種導航系統都支持的。蘋果手機目前支持GPS，還不支持北斗。下面是一張基站側在網管后臺設置GNSS的截圖，在國內我們一般設置為“GPS/北斗 GPS主用”或者“北斗/GPS 北斗主用”，GPS和北斗之間支持無縫切換。手機側和基站側一樣，只要手機支持，不同GNSS系統之間就是兼容的。
既然北斗和GPS是兼容關系，可以隨便切換，那為什么導航軟件只說“GPS信號弱”呢?
這就是美國GPS的先發優勢。
美國是最先研制衛星導航系統的國家，美國的GPS緊隨俄羅斯的GLONASS之后開放民用，在很長一段時間內，都是精度最高、市場份額最大、認同度最高的。
先發優勢帶來了命名和頻段上的優勢。
命名優勢簡單，我先出生的，我起名叫李逵，你后出生的，不能重名，那你只能叫李鬼。這就是為什么后面國際通用的全球導航系統只能叫“雞你死(GNSS)”這么拗口的名字。因為簡單明了的GPS，美國已經叫過了吶。感覺那還不如叫“雞你太美GNTM，Global Navigation Trace Management”呢~
頻段優勢是因為衛星發射信號大家不能用同樣的頻段，不然會互相干擾，而衛星頻段又是誰先申請誰得。這就像種地，有幾塊地山清水秀適合種莊稼，美國GPS先來，就把最好的給先挑了。
所以，現在你在國內用的可能就是北斗，只是因為美國GPS以前優勢大、應用廣，導航軟件根據習慣把北斗也叫成了GPS而已。
那北斗和美國GPS比誰更厲害呢?
1. 從衛星數量上看，北斗和GPS棋逢對手
美國GPS衛星導航系統由24顆衛星組成，全部都是中軌道衛星。參見https://www.gps.gov/
中國北斗2020.6.23完成北斗三號組網。北斗三號并不是單獨的衛星，全稱是北斗三號全球衛星導航系統。三號系統是由30顆衛星組成，包括24顆中軌道衛星，6顆高軌道衛星。北斗比GPS多的這6顆高軌道衛星，可以為亞太地區提供更好的定位和短報文通信服務。參見http://www.beidou.gov.cn/
2. 從定位精度上看，北斗在中國現在是翻身做主人了
GPS在地球上任意區域，每時可見4~11顆衛星。在地球上很多開闊無遮擋的區域，GPS都能夠搜到8顆以上的衛星。
北斗在亞太大部分地區，每時可見約12~16顆衛星，全球其他地區每時可見4~6顆衛星。
每時可見的衛星多，說明頭上的衛星多。由于無線信號有這樣那樣的干擾，就像六月的天氣一樣善變~導致它充滿了不確定性。
所以，能同時搜到的衛星越多，導航系統自動校準的準確度就越高。畢竟定位時是按時間×光速計算的，真“失之毫厘謬以千里”。
為了實現準確的定位，需要至少能夠同時收到4顆衛星的信號。低于這個數，就會叫“GPS信號弱”了。因此，頭上衛星越多，這就增加了在有一點遮擋的場景下，準確定位的希望!
北斗系統可向全球提供優于10米的定位服務，亞太地區定位精度達到2.5~5米。還可以通過精密單點定位、實時動態差分(RTK，Real-time kinematic)、廣域差分等方式進一步提高定位精度。更多的衛星，保證了北斗相對于美國GPS的主場優勢。畢竟咱還是講究為人民服務的嘛~
北斗現在可以提供哪些服務呢?
1. 北斗當然可以提供導航服務
在國內馳名的獐子島扇貝逃跑事件。證監會就是借助北斗導航定位系統，通過獐子島采捕船衛星定位數據，還原了采捕船只的真實航行軌跡。獐子島自述采捕海域的120個調查點位中，有60個點位采捕船根本就沒去。證監會通過北斗輔助，證明了獐子島對調查結果進行造假，處以60萬元罰款，對15名責任人員處以3萬元至30萬元不等罰款，對4名主要責任人采取5年至終身市場禁入。
2. 北斗可以救命
其他的衛星導航系統都是無源系統。即，衛星只管不停發射信號，接收的人自己計算自己在什么位置。
而北斗獨有的有源定位和短報文功能，可以化被動為主動。有源定位功能，可以通過專門的北斗終端(不是手機)告訴別人我在哪。短報文功能就是衛星的短信功能。它們在災害救援、搜救場景，有非常大的價值。因為在海上、深山等手機沒有信號的地區，或者是由于自然災害導致通信中斷時，北斗系統就是保障生命安全的“千里眼”。
2008年汶川地震時，震中地區受災極其嚴重，通信、電力、交通全部中斷，無法與抗震救災指揮部取得聯系。所以每次救災，都能看到咱通信人沖在最前面搶修和恢復通信的消息。
而在通信恢復前，前往汶川救援的部隊就是因為攜帶了北斗終端，才能及時向指揮部報告自己的位置，方便指揮調度。并且還通過北斗短報文功能，發回了“我支隊已于11時以摩托化向成都方向機動”、“臥龍特區請求空投帳篷和藥品”等重要消息，最大限度地保證了“72小時黃金搶救時間”的有效利用。
2020年7月，在湖南省石門縣由于持續大量降雨導致山體滑坡。抗洪救災前線也通過北斗系統對可能發生滑坡、水位暴漲的險情，進行24小時監控，提前發布預警，在災害發生前撤離14戶33人。
3. 北斗還可以幫助生產
北斗結合遙感技術，還可以測量土地分布、土壤養分、林區面積等。
2020年5月27日，測量隊登頂珠峰，重新對珠峰高度進行精準測量，就有使用北斗衛星系統進行配合。此次珠峰高程的精確測定，可以結束國際上對珠峰高度口徑不統一的混亂局面，為世界地球科學研究做出貢獻。特別是此次測量所使用的北斗系統、國產測繪儀器，我國都擁有自主核心技術，其社會效益和科學意義巨大。
故事還將繼續
在同一個領域，不管是國家還是科技，沒有永久的和平，不變的只有競爭。北斗的發展歷經坎坷，從白手起家，不斷克服困難和積累沉淀，現在終于走到了世界前列。
北斗是如此，通信行業整體也是如此。1G空白，2G跟隨，3G參與，4G追趕，5G領先。
發展的歷程與艱辛，篇幅有限就不去回顧了，但是故事還沒有結束，相信在一代代通信人的艱苦奮斗下，未來我們會做得更好!
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