GPS(环球定位系统),这个曾经无可争议的卫星导航之王,是美国软实力的关键工具。而现在,中国的北斗正在取代GPS,成为天下上占主导地位的卫星导航系统。
为此,最近,美国天基PNT咨询委员会(PNTAB)还警告说,“美国的GPS能力现在远不如中国的北斗”,并敦促美国在未来十年内重新得到PNT的领导地位。
美国,怎么就掉队了

与天下上一贯大力投资的GNSS(环球导航卫星)系统不同,美国只是对GPS进行了适度的改进,说白了,便是在“吃老本”。
目前,美国正在利用GPS 3卫星取代1990年代的GPS卫星,这些卫星在2014年开始逐步发射。
然而,说白了,GPS 3不是什么很有首创性的技能,只是对GSP 2改进的技能,比如,讲精度提高1~3米,技能前辈性和GNSS差远了。
而且,更为关键的是,美国紧随其后的下一代技能是GPS 3F,虽然美国对它寄予厚望,并且估量能够供应很多额外功能,比如实现全数字化导航有效载荷。
不过,GPS 3F可能要到2030年代中期才能完成,到那时候,可没准又要有什么新技能了。
还有被美国视为希望的下一代PNT系统NTS-3仍旧处在研发阶段,第一颗测试卫星将于今年晚些时候支配。目前尚不清楚NTS-3须要多永劫光才能全面投入利用。
虽然美国正在努力更新GPS,但在环球PNT(定位、导航、授时)数据可用性方面,与北斗比较,已经存在明显劣势,很快它可能会在整体精度、旗子暗记强度和安全性方面掉队于北斗。
虽然美国确实在LEO(低轨)通信卫星方面拥有许多商业互助,可能成为GPS的有效替代品,但依赖营利性,而非公共GPS存在明显缺陷,最范例的问题,便是本钱问题。
除非美国迅速采纳行动,优先考虑GPS创新,否则技能力量平衡可能会向中国转移。
北斗,比GPS更有上风
2000年,我国建成北斗一号试验系统,向中国供应做事;2012年,建成北斗二号区域系统,为亚太地区供应做事;2020年,建成北斗三号环球系统,开通环球做事……北斗已经成为中国“夜空中最亮的星”。
事实上,中国的北斗有56颗卫星在轨运行,险些是GPS的两倍。此外,北斗还拥有十多倍的监测站,个中许多位于发展中国家。
北斗有多牛?日经亚洲在2020年宣布中揭开原形:环球195个紧张国家中,北斗导航系统对个中有165个国家的都城的不雅观测频率都要高于GPS。北斗使美国的GPS黯然失落色。
不足为奇,贝尔弗中央的一份报告指出,北斗更大的星座供应了更大的PNT(定位、导航、授时)数据可用性。在某些情形下,在世界许多地区都有更高的准确性。 在非洲和东南亚的发展中国家尤其如此,这些国家历来没有得到GPS的做事。
中国还制订了一系列长远的操持,进一步提高北斗的准确性、安全性和可靠性,一部分通过发射低地球轨道(LEO)星座,另一部分则依赖履行新的惯性传感器和量子导航等未来技能。
2020年9月,中国卫星导航系统管理公布了5款RNSS射频基带一体化芯片、2款双频多系统高精度射频基带一体化芯片、6款多模多频宽带射频芯片;国产卫星导航芯片工艺也从130 nm提升到14 nm,尺寸从150 mm2缩小到5 mm2,具有良好的市场竞争力。
最新数据显示,北斗在海内导航舆图领域实现主用地位,北斗定位做事每天被利用超过3600亿次。今年,北斗已成智好手机的“标配”,申请入网的300多款智好手机都支持北斗定位。
强大的,不但是北斗,3000亿的导航市场,也逐渐被撬动,变成“百口当链的北斗”。目前我国已构建起集芯片、模块、天线、板卡、终端和运营做事为一体的完全卫星导航家当链。
数据显示,2022年我国北斗家当总体产值达到5007亿元公民币,同比增长6.76%。
与卫星导航技能研发和运用直接干系的,如芯片、器件、算法、软件、导航数据、终端设备、根本举动步伐等家当核心产值同比增长5.05%,达到1527亿元公民币,在总体产值中占比为30.50%。
由卫星导航运用和做事所衍生带动形成的关联产值同比增长7.54%,达到3480亿元公民币,在总体产值中占比达到69.50%。
各类信息都在表明,中国北斗的发展日渐强大,也开始让美国开始害怕。
GNSS发展现状
对付GPS和GNSS的观点,可能很多人并不太清楚。
GPS指的是美国的卫星导航系统,如果硬要说,也是GNSS的一种。GNSS是指能供应环球三维坐标、速率和韶光信息的空基无线电导航定位系统。
因此,目前环球卫星导航系统形成了四大供应商共存的局势,包括中国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)、美国环球定位系统(Global Positioning System, GPS)、俄罗斯格洛纳斯(Global Navigation Satellite System, GLONASS)以及欧洲伽利略(Galileo)。
中国北斗卫星导航系统(BDS):1994年运行,中国自行研制的环球卫星导航系统,可在环球范围内全天候、全天时为各种用户供应高精度、高可靠定位、导航、授时做事,并且具备短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度为分米、厘米级别,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
美国环球定位系统(GPS):1973年运行,由美国国防部研制和掩护,可为地球表面绝大部分地区(98%)供应准确的定位、测速和高精度韶光标准的卫星定位系统。
俄罗斯环球导航卫星系统(GLONASS):1976年运行,是前苏联在总结第一代卫星导航系统CICADA的根本上,接管美国GPS系统的部分履历,自1982年10月12日开始发射的第二代导航卫星系统。
欧盟伽利略导航卫星系统(Galileo):2003年运行,由欧共体发起,旨在建立一个由欧盟运行、管理并掌握的环球导航卫星系统。
民用导航旗子暗记方面,GPS通过增量办法实现旗子暗记当代化,GLONASS在频分多址( FDMA)根本上增加码分多址当代化旗子暗记,Galileo后发上风直接采取当代化旗子暗记,而北斗系统逐渐形成独具特色的导航旗子暗记系统编制。
四大环球卫星导航系统民用导航旗子暗记系统编制设计,图源|前瞻科技
各系统星基精密单点定位做事,图源|前瞻科技
当前,天下卫星导航已进入多系统共同做事崭新时期,各大卫星导航系统相互参考借鉴,在演进发展方向上逐渐涌现同质化方向。
而未来,以北斗系统为核心的,更加泛在、更加领悟、更加智能的国家综合定位导航授时(PNT)体系,将会是北斗的重点。