你不知道的导航定位的那些事

导航这个东西对咱们来说很方便，想上哪儿去，手机掏出来，地图软件就可以给你导航到地方，而这个功能是通过卫星导航系统实现的，像咱们现在常用的卫星定位导航是起源于美国的GPS，但是定位导航这个概念，从古至今一直都存在。

古代人最常用的定位导航方式是地文导航，现在也在用，比如说你给你媳妇儿打个电话，约她晚上八点到靠山屯儿西边儿五公里的苞米地，南边儿的小树林儿吃烤苞米，那你媳妇儿就得通过地理情况，像靠山屯，苞米地，小树林儿来判断，怎么才能吃上这顿烤苞米，比如在森林里迷路了，就可以通过树木的生长方向和年轮来判断方向，这就是地文导航。再到后来人类又发明了天文导航，这个老师以前也教过，要是找不着北了，就看天上的北斗星，南半球的人就得看天上的南十字星，古代的波尼米亚人则是通过天空中最亮的星天狼星来判断方向。但是咱们人类作为高等动物，光靠天文地理导航，肯定是满足不了咱们的需求，于是后来就发明了定位导航工具，也就进入了工具导航时代，中国古人发明的指南针一直沿用到现在，应用非常广泛，后来咱们又发现了电，咱们就可以利用无线电的幅度，频率，相位等等一些参数来测量导航信息，但是早期的无线电导航都是地基无线电导航，比如美国的罗兰C和咱们中国的长河，这种导航方式必须要在地面上建个无线电基站，每个基站覆盖的面积是有限的，比如现在的5G，50米就得有个基站，所以地基无线电导航只能实现局域覆盖。

想要全球覆盖，那就必须得用卫星定位导航，这也就到了人造卫星时代，第一颗人造卫星是1957年由前苏联发射升空的，美国一看苏联有卫星了，于是就在第二年，美国就发射了探险者一号人造卫星，他们刚把卫星升空，美国海军就找来了，当时美国海军发现他们潜艇打击精度不准确，说白了就是导弹鱼雷总打偏，具体啥原因，也搞不清楚，就找美国科学实验室帮忙，看能不能解决下问题，后来，这些科学家研究后发现是这个潜艇自身定位不准导致的，你自己在哪儿都不知道，还想打中目标。

科学家发现利用多普勒平移效应可以对卫星进行多普勒定位跟踪，这就意味着你在地面可以发现卫星在哪儿，反过来，卫星就也能发现你在哪儿，按照这个思路，他们就搞出了全世界第一颗卫星导航定位系统子午仪，子午仪是4颗卫星覆盖全球，因为采用的是多普勒定位原理，所以需要的卫星数量比较少，但是它也有弊端，第一个是速度太快，就无法定位，第二个是定位精度差，定位精度是千米量级，不能实现高精度定位，但毕竟子午仪还是有优势的，它能实现全球覆盖，全天候，全天时不受天气和地区的影响和限制，这已经是全全球定位系统的里程碑了。1964年子午仪建成后，就交给了美国海军使用，那苏联看到美国有定位，苏联当时就搞了一个西科林，当时咱们也有一个“灯塔一号”项目，但是由于当时的技术和资金都跟不上，所以就被迫暂停了，虽然定位导航暂时搞不出来，但卫星还是要发射的，1970年4月24号，酒泉卫星发射中心，成功发射了咱们中国第一颗人造卫星东方红一号。

因为第一代子午仪无法实现高精度全球定位，美国在1973年就开始建设第二代卫星导航系统，全球定位系统GPS，用了20年时间，总共耗资200亿美元，在1999年全部建成，但是在1983年美国就宣布向全球开放GPS民用功能，原本GPS是军用系统，为啥要提前开放民用功能，因为在1983年，大韩航空007号航班，从纽约起飞后，莫名其妙地飞到了苏联上空，当时天色昏暗，苏联军方发出警告，但是客机没有做出任何回应，在007号航班即将飞离苏联领空时，被导弹击落了，当时消息一传出，举世震惊，因为正处在冷战时期，大家都高度紧张，后来调查结果显示，007号航班误入苏联领空是因为它们的地磁导航出了故障，这才缓解了当时的紧张气氛。

1983年，美国总统里根就决定将正在建设中的GPS系统向全球开放民用功能，但说是开放，人家还定了规矩，特殊情况下，将采取降低定位精度，关闭区域信号甚至更换通讯编码的措施，这就意味着在特殊情况下，我可以选择性的不让你使用GPS，这里就要插一嘴了，很多人在网上说，93年银河号儿事件是因为美国把GPS关闭了，导致银河号在海上漂了一个多月，银河号在海上漂流是由多方面因素造成的，这个说法有点儿过度夸大GPS的功能了。永乐宣德年间，郑和七下西洋，最远到了非洲，这是发生在1405-1433年的事，1522年，麦哲伦完成了环球航行，那个年代用航海图、指南针、六分仪都可以航海，现在的航海员也一样可以做到，所以希望大家理性看待这个问题。

真正让卫星定位再度成为焦点是在90年代初，1991年海湾战争，当时的伊拉克号称世界第三大军事强国，但是被以美国为首的多国部队大概用了40多天就给打残了，根本就还不上手，而在这场战争中发挥最大作用的就是当时还没有建成的GPS系统，美军部队穿越茫茫沙海，出现在伊军身后，同时远程打击，精准制导，以信息战为核心，以制空权为主导的现代战争思想也被奠定了，卫星导航对于军事来说，实在是太重要了，所以绝对不能受制于人，咱们必须得有自己的定位系统，于是在1994年，咱们中国启动了北斗一号系统的建设，2000年，基于双星定位方案的北斗一号01星和北斗一号02星成功发射，中国成为了美俄两国后，第三个建成卫星导航的国家，虽然只能在咱们国内区域使用，但最起码咱先整出来一个，下一步再研究全球覆盖问题。

2002年的时候，欧盟要搞伽利略，全球定位计划，但是这个计划太烧钱了，欧洲有技术，但是他们缺钱，于是他们就瞄上了咱们中国，但是蜜月苦短，投了两个亿的欧元后，决策你也不让我表态，技术也不给我共享，资料还不给我看，于是中国退出，在04年的时候，北斗二号系统开始建设，但这时候又遇到了一个问题，卫星的轨道和频率资源是有限的，而最好的资源已经被人占了，咱们北斗二号向国际电联申请的轨道和频率跟伽利略比较接近，而国际电联约定卫星轨道和空间频率是人类共有资源，谁先占了就算谁的，这就意味着北斗一定要跟伽利略抢占资源，那既然已经是竞争对手了，肯定就要给你使点坏，首先，第一个是星载原子钟，原子钟以前咱们国家有，但是星载原子钟，当时技术还不成熟，最开始是想从瑞士进口星载原子钟，但是瑞士要求咱们先获得对华销售许可证，故意跟你拖，所以咱们就意识到这个核心技术，要不来也买不来，只能靠自己研究，后来通过两三年的攻关，咱们终于搞出来了星载原子钟，而且误差已经达到几千万年误差一秒，第二个困难就是地面站，导航卫星需要长期与地面站保持联系，一个全球导航系统需要在世界各地建地面控制站和主控站，而海外建设地面站，这个想法属实太难实现了，这时候，29岁的康成斌博士提出了我国自主创新的星间链路方案，让卫星与卫星之间可以相互联络，实现了仅在我国境内就可以主控、监控和注入，不仅给咱们每年省了一大笔开销，而且还提高了定位的精度和抗干扰力，而第三个困难就是占坑位，欧盟为了跟咱们抢占轨道频率资源，2005年就把伽利略第一颗卫星打上天了，但是他们上去之后没有开通频率，只占了轨道资源，因为当时欧洲手头有点紧，没钱开频率，他们当时一定以为咱们搞不出来卫星，所以自己也不着急，而这时，咱们必须在2007年4月17号前把卫星打上去，因为这是北斗申报的频率资源的最后期限，如果晚了，轨道和频率就都让伽利略给占了，2007年4月14号，咱们北斗二号首颗卫星提前发射上去，一上去就把频率给开通了，既占了轨道也占了频率。

有了相应的基础，中国在卫星导航领域不断发力，一颗接一颗的北斗上天，北斗二号建设完成后，咱们又开始建设北斗三号，今年6月23号，北斗三号最后一颗全球组网卫星发射成功，为全球提供免费服务，从北斗一号到北斗三号，咱们中国耗时20年，花了120亿美元，终于建成了属于自己的全球定位系统，手握守护国门的金钥匙，GPS有的，北斗都有，GPS没有的，北斗也有，风水轮流转，咱们中国已经不是100年前的中国了，咱们中国已经用硬实力向世界证明了自己，最后说一下北斗跟那些乱七八糟的地图软件没关系，跟手机硬件有关，大部分的安卓手机全都支持北斗定位，如今已经形成了中国北斗，美国GPS，俄罗斯格洛纳斯，欧盟伽利略，日本“准天顶”的定位导航格局，科技造福人类，曾经遥不可及的技术也已经慢慢走进了千家万户。