北斗打破GPS垄断只是无稽之谈
2011年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室宣布，北斗卫星导航系统即日起提供试运行服务，这标志着北斗卫星导航系统距离成果收获只差一步。…[详细]
对于国产北斗，网友们表现出了极高的热情，也有不少疑惑，如“北斗不是使用多年了，怎么现在又是试运行”、“北斗不会双向收费吧”、“北斗如何与GPS竞争”等问题。腾讯军事选取了其中一些有代表性地的问题，从技术和市场的角度为您作出分析。 问：北斗卫星导航系统不是已经很多年了吗，怎么今年才开始试运行？
答：这是一个在宣传报道上造成的误解。中国前后建设了两代卫星导航系统，第一代是1994年启动、2004年投入使用的双星定位导航系统，最初被称为“北斗一号双星定位系统”。第二代是大约在2004年前后启动、目前仍在建设中的全球卫星导航系统，最初被称为“北斗二号”。后来，北斗一号改称为“北斗卫星导航试验系统”；而北斗二号称为“北斗卫星导航系统”。
官方公布的北斗卫星导航系统“三步走”发展战略是：
校园网管理系统第一步，2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。
第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。
完整的北斗卫星导航系统由27颗MEO卫星、5颗GEO卫星和5颗IGSO卫星组成，总共37颗卫星。
北斗卫星导航试验系统（北斗一号）与北斗卫星导航系统（北斗二号）的原理有较大差别。北斗卫星导航试验系统（北斗一号）采用双星定位原理，整个系统由地面控制中心、两颗地球同步卫星和用户终端组成。北斗卫星导航试验系统带有实验性质，虽然目前已经在工业和军事部门有较多应用，但是其工作原理需要在地面终端和卫星之间频繁通信，在安全性上有缺陷，不能在高速平台上使用，覆盖区域仅局限于中国本土及周边地区，实际上并不适合军用。而且定位精度低，最高仅为20米，远不如美国的GPS系统。当然，北斗 卫星导航试验系统也有其独特优势，就是为用户提供短信服务，相当于一部网络覆盖非常宽广的手机。这个功能在野外作业、或突发灾害时非常有用，08年汶川地震，灾区固定电话和手机网络全部中断，汶川县城的第一条灾情汇报就是由北斗用户终端发出的。
北斗卫星导航系统（北斗二号）是全球卫星导航系统，原理与GPS一致（GPS，就是Global Positioning System，全球定位系统），为无源定位，用户终端不需要发出信号，不需要地面控制中心介入。而更严格地说，北斗卫星导航系统与GPS-II系统一致，在原有中轨道（MEO）卫星组网基础上，再增加地球同步轨道（GEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星，对中国及周边地区的定位精度可以做到比GPS-I系统更高。而且，北斗卫星导航系统还保留了短信服务，这项北斗卫星导航试验系统的独有功能。
按计划，完整的北斗卫星导航系统由27颗MEO卫星、5颗GEO卫星和5颗IGSO卫星组成，总共37颗卫星，比GPS-I足足多出13颗。作为阶段性目标、覆盖中国及亚太大部分地区的“北斗卫星导航（区域）系统”也需要由4颗MEO、5颗GEO和5颗IGSO卫星进行组网。
而目前，北斗卫星导航系统仅到位了1颗MEO、4颗GEO和5颗IGSO卫星，所以只能称为“试运行”。等明年更多北斗卫星发射后，北斗卫星导航（区域）系统才会正式运行，而
北斗卫星导航系统要具备完整的全球服务能力要等到2020年全部37颗卫星发射之后。
因为GPS系统的民码早已遭到破解，目前国内生产的GPS终端使用的芯片大部分是未经授权的，所以现在国内的GPS终端价格非常便宜。
问：这个系统怎么收费啊？该不会跟移动一样双向收费吧。
答：从原理上说，使用北斗卫星导航系统的定位、授时服务，北斗系统建设方是无法进行双向收费的。因为北斗系统采用无源定位原理，用户终端不需要发出信号。所以，北斗系
电磁水泵统建设方不针对用户直接收费，而是采取对芯片制造商收取权利金的方式收费，用户购买北斗终端的时候就算作缴交了使用费。这个收费方式也是当前广播式无线电服务的主要收费模式，如GPS系统、卫星电视等。
但笔者估计这个权利金在民用终端零售市场也是非常难以收取的。因为GPS系统的民码早已遭到破解，目前国内生产的GPS终端使用的芯片大部分是未经授权的，所以现在国内的GPS终端价格非常便宜。如车载GPS终端，其GPS解码芯片所占的成本是很小，成本大部分是购买数字地图产生的费用。北斗终端在技术上与GPS终端是一样的，所以生产成本也一致，加上权利金的话，北斗终端的价格肯定会比现有的GPS终端要高，在零售市场上没有竞争力。所以，估计北斗的定位、授权服务收费会集中在高端企业用户。
当然，个人用户如果也要使用北斗特有的短信服务，那应该就需要交纳相应的费用了。表面保护膜
在卫星工作初期，需要针对狭义相对论和广义相对论带来的原子钟误差进行调校。这些狭义、广义相对论相关问题需要拥有不同大脑结构的那些理论物理学家才能解析清楚。图为美剧《生活大爆炸》剧照，剧中理论物理专业博士谢尔顿是一个“怪人”形象。
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问：试运行期间25米精度怎么这么低啊？
答：在卫星工作初期，需要针对狭义相对论和广义相对论带来的原子钟误差进行调校，从而取得最后的稳定准确时间，这是卫星导航系统发展中继续经过的步骤。以GPS为例，根据广义相对论，由于物质的质量会导致时空扭曲，地面时间比GPS运行高度的固定平台上的时间慢45微秒/每天，但是根据狭义相对论，物体速度越快则时间越慢，高速运行的卫星平台会比地面时间慢7微秒/每天，一前一后就是38微秒左右的差距，而GPS定位本身需要的时间精度都是纳秒级别的，影响非常巨大。
在地面进行调校的原子钟只能尽可能的调校到匹配在轨运行的需求，必须经过一段时间运行确定相对论对星上原子钟的影响，取得合理的修正才能达到高精度。GPS在试运行期间民码的误差达到了100米左右，但是调校完成后很快达到了10米级。
问：正式运行以后的10米误差看起来也很差啊，美国的GPS不是到1米了吗？
答：GPS的1米精度是军用码，民用码也在10米左右。北斗现在宣布的10米误差也是针对民码提出的，军用将采用另外的编码系统。谢宇风
北斗作为后来者，从现在宣布的设计指标来看，定位、授时精度都不逊于美国现在的GPS-II。但设计指标还只是指标，实际精度还要看系统调试的成效，影响卫星导航系统定位精度包括前面提到的原子钟调校，还有卫星测轨精度、卫星运行稳定性等因素。
问：北斗系统上最重要的分系统是什么？是国产的吗？
答：每个系统都很重要，但是最重要的话，笔者选原子钟。原子钟是工程物理和理论物理的高端结合，也是国家精密仪器工业发展水平的重要指标，这种产品想不国产化都没办法，对导航级的原子钟，西方是不会对中国出口的。北斗二代的铷原子钟，精度为2×10的负14次方秒/每天，等于运行五十万亿天才会有一秒的误差，不亚于伽利略系统和GPS第二代系统的精度。
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