平时说的GPS定位其实是叫GNSS定位
说到GPS定位,大家都不陌生。开车或者去陌生的地方旅游,谁不开个高德或百度的地图软件?
但是,我们经常听导航软件在叫“GPS信号弱”,而不是叫“北斗信号弱”,北斗是不是根本就没人用?
当然不是,这其实是导航软件叫错了,不是叫GPS定位应该叫GNSS定位。
地图软件实际使用的是全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)。而有能力把卫星咻~咻~咻~~上去提供全球定位导航的只有四家:
美国,GPS(Global Positioning System,全球定位系统)
俄国,GLONASS(格洛纳斯)
欧洲,Galileo(伽利略)
中国,北斗(BDS)
另外,还有日本准天顶卫星系统QZSS和印度区域卫星导航系统IRNSS,它们只能提供局部区域的定位导航。
一般国内在售的安卓手机都是北斗的用户了,里面的芯片是几种导航系统都支持的。苹果手机目前支持GPS,还不支持北斗。基站侧在网管后台设置GNSS的,在国内我们一般设置为“GPS/北斗 GPS主用”或者“北斗/GPS 北斗主用”,GPS和北斗之间支持无缝切换。手机侧和基站侧一样,只要手机支持,不同GNSS系统之间就是兼容的。
既然北斗和GPS是兼容关系,可以随便切换,那为什么导航软件只说“GPS信号弱”呢?
这就是美国GPS的先发优势。美国是最先研制卫星导航系统的国家,美国的GPS紧随俄罗斯的GLONASS之后开放民用,在很长一段时间内,都是精度最高、市场份额最大、认同度最高的。
先发优势带来了命名和频段上的优势。GPS的英文直译成中文是“全球定位系统”,因为漂亮国最先发射卫星,把名字抢了,后来的真正的全球定位系统只能命名为了拗口的GNSS(全球卫星定位系统),这是GPS的命名优势。频段优势是指,卫星之间不能用同样的频道,不然就会互相干扰,GPS先来就把容易搜到的频道给挑了。
基于以上原因,在国内我们导航可能用的是北斗,处于习惯,导航软件就把北斗和其他卫星都叫GPS了。
1. 从卫星数量上看,北斗和GPS棋逢对手
美国GPS卫星导航系统由24颗卫星组成,全部都是中轨道卫星。
2. 从定位精度上看,北斗在中国现在是翻身做主人了
GPS在地球上任意区域,每时可见4~11颗卫星。在地球上很多开阔无遮挡的区域,GPS都能够搜到8颗以上的卫星。
北斗在亚太大部分地区,每时可见约12~16颗卫星,全球其他地区每时可见4~6颗卫星。
每时可见的卫星多,说明头上的卫星多。由于无线信号有这样那样的干扰,就像六月的天气一样善变~导致它充满了不确定性。
所以,能同时搜到的卫星越多,导航系统自动校准的准确度就越高。毕竟定位时是按时间×光速计算的,真“失之毫厘谬以千里”。
为了实现准确的定位,需要至少能够同时收到4颗卫星的信号。低于这个数,就会叫“GPS信号弱”了。因此,头上卫星越多,这就增加了在有一点遮挡的场景下,准确定位的希望!
北斗系统可向全球提供优于10米的定位服务,亚太地区定位精度达到2.5~5米。还可以通过精密单点定位、实时动态差分(RTK,Real-time kinematic)、广域差分等方式进一步提高定位精度。华安联大的FCF101 RTK差分基站,可将北斗卫星定位精度校准至2cm±1pm!
1. 北斗当然可以提供导航服务
在国内驰名的獐子岛扇贝逃跑事件。证监会就是借助北斗导航定位系统,通过獐子岛采捕船卫星定位数据,还原了采捕船只的真实航行轨迹。獐子岛自述采捕海域的120个调查点位中,有60个点位采捕船根本就没去。证监会通过北斗辅助,证明了獐子岛对调查结果进行造假,处以60万元罚款,对15名责任人员处以3万元至30万元不等罚款,对4名主要责任人采取5年至终身市场禁入。
2. 北斗可以救命
其他的卫星导航系统都是无源系统。即,卫星只管不停发射信号,接收的人自己计算自己在什么位置。
而北斗独有的有源定位和短报文功能,可以化被动为主动。有源定位功能,可以通过专门的北斗终端(不是手机)告诉别人我在哪。短报文功能就是卫星的短信功能。它们在灾害救援、搜救场景,有非常大的价值。因为在海上、深山等手机没有信号的地区,或者是由于自然灾害导致通信中断时,北斗系统就是保障生命安全的“千里眼”。
2008年汶川地震时,震中地区受灾极其严重,通信、电力、交通全部中断,无法与抗震救灾指挥部取得联系。所以每次救灾,都能看到咱通信人冲在最前面抢修和恢复通信的消息。
而在通信恢复前,前往汶川救援的部队就是因为携带了北斗终端,才能及时向指挥部报告自己的位置,方便指挥调度。并且还通过北斗短报文功能,发回了“我支队已于11时以摩托化向成都方向机动”、“卧龙特区请求空投帐篷和药品”等重要消息,最大限度地保证了“72小时黄金抢救时间”的有效利用。
2020年7月,在湖南省石门县由于持续大量降雨导致山体滑坡。抗洪救灾前线也通过北斗系统对可能发生滑坡、水位暴涨的险情,进行24小时监控,提前发布预警,在灾害发生前撤离14户33人。
3. 北斗还可以帮助生产
北斗结合遥感技术,还可以测量土地分布、土壤养分、林区面积等。
2020年5月27日,测量队登顶珠峰,重新对珠峰高度进行精准测量,就有使用北斗卫星系统进行配合。此次珠峰高程的精确测定,可以结束国际上对珠峰高度口径不统一的混乱局面,为世界地球科学研究做出贡献。特别是此次测量所使用的北斗系统、国产测绘仪器,我国都拥有自主核心技术,其社会效益和科学意义巨大。
故事还将继续
在同一个领域,不管是国家还是科技,没有永久的和平,不变的只有竞争。北斗的发展历经坎坷,从白手起家,不断克服困难和积累沉淀,现在终于走到了世界前列。
北斗是如此,通信行业整体也是如此。1G空白,2G跟随,3G参与,4G追赶,5G领先。
发展的历程与艰辛,篇幅有限就不去回顾了,但是故事还没有结束,相信在一代代通信人的艰苦奋斗下,未来我们会做得更好!