定位、导航已经是我们生活中不可离开的一环,然而,无论是定位还导航其实都离开导航系统的支持,例如,美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗。
不过,因为国家的技术发展不同,导航系统的定位精度其实也并不相同,美国的GPS能达到0.1米的精确度,俄罗斯的格洛纳斯能达到1.5米,中国北斗能达到多少米的精度?
美国的GPS
1957年,苏林发射了世界上第一颗人造地球卫星,当时,美国和苏联作为齐头并进的两个大国,美国也十分关注苏联的进展。
随着这一卫星的发射,美国数学家比尔·盖伊和物理学家乔治·威芬巴赫发现了这颗人造卫星的频率正在不断出现了偏移,这是卫星和地球的相对运动引起的多普勒频移效应,并且根据这一现象,用接收到的信号不同频差来计算卫星的具体位置。
他们将这一现象告诉实验室主任时,实验室主任也非常高兴,他正在研究如何在大海中定位军舰的位置,现在他们可以利用卫星的位置反推军舰的位置。
就这样在他们的努力中,美国的第一代导航系统子午仪系统于1964年投入使用,但是由于计算方式的问题,无法获取实时定位,这个系统只能供给核潜艇和水面舰艇的导航。
而且精度误差能达到上百米,所以只能用于简单导航,无法满足动态使用的要求,这样根本就无法满足美军核潜艇快速进行反击,而且也无法满足空军的三维需求。
再加上,当时美国和苏联双方正处于竞争关系,美国开始对卫星导航系统进行研究升级,研发出了第二代GPS卫星导航系统,采用时间测距体制,提升精度到米级,而且只用24颗卫星就能够实现全球实时覆盖。
在1991年的海湾战争中,GPS全球组网虽然还未彻底完成,但是凭借这个半成品,美军还是轻松获得了战争的胜利,并且这场科技信息战也让很多国家为此感到十分惊讶,也开启了一种新的战争方式。
这些年来,美国都会耗费巨资对GPS进行维护升级,GPS也升级到了第三代,定位精度也在不断的升级,目前,军用级别的精度已经达到0.1米。
民用级别的精度也能提升到6米,不仅如此,民用级别的GPS在全球范围内也是可以免费使用的。
俄罗斯的格洛纳斯
俄罗斯的格洛纳斯和美国的GPS发展历程上是比较类似的,在苏联时期,当时的导航系统和美国的子午仪系统有着比较类似的困境,定位速度慢,精度也比较差,因此,苏联组织了国防部、科学院和海军联合推动新系统研发。
在多方努力下,格洛纳斯问世,不过,这个项目虽然成功问世,却因为卫星寿命的问题,并没有实现全球组网,在除去因为各种原因损失的,在苏联解体前夕,也仅仅只有10颗卫星在轨工作。
随着苏联解体,俄罗斯继承了来自苏联大部分财产,其中就包括格洛纳斯系统,在俄罗斯完成初期修整后,便投入巨资完成了格洛纳斯的全球24颗卫星组网。
然而,虽然完成了组网,但是从美国每年的昂贵费用就能看出维护也是一大笔钱,这对于俄罗斯的经济其实也是一笔负担,2001年前后,格洛纳斯仅仅剩下7颗在轨,本土覆盖都变得十分艰难,定位精度只能够达到1.5米。
后来,俄罗斯的经济缓过来后,再加上卫星技术在现代科技发展中也是重要的一环,俄罗斯又一次对格洛纳斯进行了升级,新一代卫星延迟不仅降低了延迟,就连寿命也增强了,但是由于西方的制裁,格洛纳斯新一代卫星发射计划一直在延迟。
不过,就新一代的格洛纳斯而言,俄罗斯通过多方面的优化,已经进一步提升了定位精度,但是由于西方一直在制裁俄罗斯,目前,格洛纳斯在轨卫星仅剩下25颗,还得算上超出服役年限的卫星。
未来格洛纳斯想要继续发展,可能还需要俄罗斯做出新的突破,或者从其他地方购入所需的芯片,否则的话,格洛纳斯想要彻底更新换代恐怕并不容易。