美第3代GPS比中国北斗有3大优势 定位精度领先10倍

12月24日，美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭，将美军战略价值极高的第一枚GPS III导航卫星，送入了轨道。这是美军第三代GPS体系中，第一枚进入轨道的导航卫星。

那么，与中国北斗二号卫星相比，GPS III到底有什么优势呢？中国的北斗导航技术，又应当如何追赶？

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GPS III卫星

GPS III卫星

准确的说，今天（24日）发射的是美国GPS block IIIA卫星，但因为目前也只有一枚GPS III升空，“A”字暂时可以忽略。GPS III卫星是美国空军交由世界头号军火商——洛克希德 · 马丁公司设计制造的全新一代GPS卫星，单价高达5亿美元。它与目前的北斗二号卫星相比，具有3个优势：

一、定位精度进一步提高

GPS III卫星配备了最新、精度最高的导航信号发送组件，通过与最新改进的用户设备结合，GPS III将把GPS II时代的定位精度（3米）改善至1米。而且，非常重要的是上述精度数据，指的是GPS民用导航精度。在实现1米“民用精度”后，GPS III将令民用领域卫星导航定位的运用场景获得焕然一新的突破。

GPS III卫星

GPS III卫星

显然，美国军用的GPS III精度会更高一些，这是GPS体系中的技术基础与人为干预策略所决定的，这将令美军武器与平台的定位精度进一步显著改善，特别是在时间敏感性高、射程远、飞行时间长、攻击深入加固结构强度的目标等作战场合中，进一步提高定位精度的意义非比寻常。

而目前正在建设、预计2020年左右完成的北斗二代系统，在完成27颗中轨道卫星、5颗同步卫星、3颗倾斜同步卫星的布局后，通过类似于GPS的4星同时定位授时原理，民用免费定位精度误差约为10米，测速误差低于0.2米，授时精度低于50纳秒。可见，北斗二代系统基本能够与GPS II媲美，但与美国最新的GPS III相比确实有一定差距。

此外，GPS III通过实现播放L1C民用信号的能力，增大了与民用领域的各国卫星通用、互助的能力（例如欧洲伽利略卫星定位系统），使得多达90颗定位卫星可以协调工作、提供服务，有助于提高精度。

二、发射功率更高，抗干扰能力更强

GPS III导航卫星使用了更新的大功率发送组件，令其信号功率更出色，一定程度上也简化了新一代接收设备的技术要求。

GPS III的抗干扰能力，实际上达到了“攻守一体”的高度。作为美国空军的战略级项目，GPS III导航卫星优先考虑军事用途，它围绕着美军“新世纪导航战”的思想，采用了综合性、整体化的抗干扰设计，能挫败近年出现的一些GPS干扰手段。厂商方面称其抗干扰能力是GPS II卫星的8倍。

在“进攻”策略方面，GPS III卫星实现了依据作战需要，灵活切断特定地理区域导航信号的能力，可以有效的阻碍使用GPS民用信号、及相关差分技术进行导航的敌方作战平台与武器。

在上述领域，北斗二代卫星已经有了长足的进展，但仍需要一段时间研发、部署能够与GPS III媲美的高抗干扰能力新型卫星。

GPS III卫星

GPS III卫星

三、GPS III卫星增加了数据上行能力

这一技术本质上与最初的北斗一号卫星有相似之处，即新的用户终端，可以通过双向数据传输手段，将短信或者较小的数据包发给GPS III导航卫星，进而进行处理分析或分发，不仅能完成有限的数据通信功能，还实现更有效的快速定位导航。

此外，美国GPS III导航卫星，与过去的两代GPS卫星一样，只是庞大的以美国地球物理数据为基础的导航体系中的卫星部分。在实际运用中，不同位置、不同时刻地球引力、太阳对大气电离层干扰、卫星自身运动状态细节等等因素都对最终的定位精度产生极大的影响。这要求依靠深入的地球物理数据积累，以及高度发达的计算处理、通信能力来实现指挥控制，否则北斗也好、GPS也好，都将无法克服各种误差带来的技术困难。因此，卫星本身只是整个体系中的一个环节而已。从这一角度来说，中国北斗体系还需要在体系高度更加深入、全面的建设与发展，追赶美国在相关领域在超前几十年的发展历程中获得的领先地位。

除了在军事上的巨大战略、战术意义外，GPS III导航卫星获得的全新高精度定位信息，也有着很高的商业利润潜力。对于许多民间用户来说，付费获得高精度有着巨大的回报，因此愿意支付昂贵的费用获取其服务，这也是未来北斗卫星定位导航服务值得关注的发展方向。

同时，第一枚GPS III导航卫星的发射，竟然是由私营的SpaceX公司的猎鹰9号火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场实施完成的。这是SpaceX公司第一次完成美国国家安全级别的发射任务。将具有战略意义的这一卫星发射业务交给私营公司，说明了美国空军在太空发射任务方面的一大转变。

GPS III卫星虽然价值极高，但在美国军费紧缩的今天，它也遭遇了不少的困难。实际上该卫星的发射已经延误了4年，目前还有总价值至少为126亿美元的23颗新型卫星需要进行制造或者发射。第二颗GPS III卫星，将于2019年升空。

最终，GPS三代星将达到32枚，实现全面替代目前我们广大用户正在使用的GPS二代卫星。届时，中国北斗卫星定位导航体系也已经进入第三代，双方的竞争将进入全新的阶段。（作者署名：空军世界）