導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)也可以作為人類(lèi)的一大奇跡，其價(jià)值高度甚至可以說(shuō)超過(guò)了載人航天和登月，切切實(shí)實(shí)地改變著我們的生活方式。

　　【泰伯網(wǎng)】（專(zhuān)欄作者：晟宇）導(dǎo)航衛(wèi)星的出現(xiàn)，非常深刻地改變了我們今天的生活，從最早的軍事領(lǐng)域逐步覆蓋了我們生活中和空間時(shí)間有關(guān)的各方各面。

　　可以說(shuō)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)也可以作為人類(lèi)的一大奇跡，其價(jià)值高度甚至可以說(shuō)超過(guò)了載人航天和登月，切切實(shí)實(shí)地改變著我們的生活方式。

　　對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航系統(tǒng)更是具有極高的戰(zhàn)略性高度，以美國(guó)為例。美國(guó)經(jīng)歷了幾次抵消戰(zhàn)略，第一次抵消的代表是核能力，實(shí)現(xiàn)巨大的打擊能力，而第二次抵消的代表就是具備了高精度制導(dǎo)能力的打擊模式，這種不對(duì)稱(chēng)的巨大優(yōu)勢(shì)在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中體現(xiàn)無(wú)疑，精準(zhǔn)的打擊完全抵消掉了過(guò)去對(duì)手那種依靠人數(shù)產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)。

　　這里導(dǎo)航衛(wèi)星就扮演了最為核心的角色。

　　現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)的探索

　　很多介紹導(dǎo)航系統(tǒng)的文章都會(huì)選擇從航?；蛘吒鐣r(shí)代的天文、慣性定位的歷史開(kāi)始介紹。我自己也寫(xiě)過(guò)一篇類(lèi)似的文章。

　　本次我們就從現(xiàn)代的導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始介紹?，F(xiàn)代隨著戰(zhàn)爭(zhēng)和航空航海的發(fā)展，對(duì)于更加精準(zhǔn)和可靠的導(dǎo)航系統(tǒng)的需求變得越來(lái)越強(qiáng)烈。先后有羅蘭C系統(tǒng)，一種遠(yuǎn)程雙曲線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)。羅蘭C系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)主臺(tái)加上2個(gè)到3個(gè)副臺(tái)，通過(guò)測(cè)量相位差來(lái)獲得目標(biāo)的位置，它的測(cè)量范圍達(dá)到2000km，不過(guò)精度較差。

　　還有一個(gè)歐米伽導(dǎo)航系統(tǒng)，利用全球的8個(gè)站臺(tái)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的導(dǎo)航定位，只是定位精度還是公里量級(jí)。

　　衛(wèi)星來(lái)了

　　隨著蘇聯(lián)人把第一顆衛(wèi)星送入太空，實(shí)際上衛(wèi)星潛在的導(dǎo)航定位價(jià)值就已經(jīng)淺現(xiàn)了。當(dāng)科學(xué)家利用多普勒現(xiàn)象測(cè)量衛(wèi)星位置的時(shí)候，突然來(lái)了靈感。既然可以用地面的站點(diǎn)來(lái)進(jìn)行衛(wèi)星的位置測(cè)量，那么如果把這些站點(diǎn)搬到天上去，反過(guò)來(lái)測(cè)量地面上的目標(biāo)位置不是也可以嘛。

　　靈感雖然來(lái)得快，實(shí)現(xiàn)它的道路卻是曲折而漫長(zhǎng)的。首先還是需要有需求來(lái)做牽引吧。對(duì)于位置和方位信息很看重有有錢(qián)的是誰(shuí)呢?答案顯而易見(jiàn)，軍方啊。尤其是海軍和空軍，尤其是有錢(qián)的美國(guó)海軍和空軍。

　　所以由美國(guó)牽引開(kāi)始早起的導(dǎo)航衛(wèi)星研究研制就是再自然不過(guò)的事情了。于是有了GPS全球定位系統(tǒng)的前身子午儀衛(wèi)星系統(tǒng)Transit satellite。這個(gè)系統(tǒng)又叫海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，從60年代開(kāi)始一直到80年代的二十多年時(shí)間里發(fā)射了30多顆衛(wèi)星，形成了對(duì)海面艦艇的潛艇的導(dǎo)航定位能力。

　　子午儀衛(wèi)星運(yùn)行在1100km左右的極軌軌道上，每個(gè)軌道面部署4到5顆衛(wèi)星，所以我們可以知道這個(gè)系統(tǒng)并不能像今天的GPS系統(tǒng)一樣提供實(shí)時(shí)的定位信息，它的覆蓋間隔大概是90分鐘，也就是每隔1個(gè)半小時(shí)才有機(jī)會(huì)進(jìn)行一次定位。

　　當(dāng)然子午儀衛(wèi)星也存在一些其他的問(wèn)題，一個(gè)定位精度有限，一個(gè)衛(wèi)星壽命較短，所以可以說(shuō)子午儀衛(wèi)星并不是一個(gè)特別成功的系統(tǒng)，但是卻為后來(lái)GPS系統(tǒng)的發(fā)展奠定了非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　全球定位系統(tǒng)GPS

　　如今我們還是在用GPS指代導(dǎo)航定位衛(wèi)星，可見(jiàn)GPS系統(tǒng)的重要地位。其實(shí)在子午儀衛(wèi)星的使用過(guò)程中，一方面發(fā)現(xiàn)了子午儀衛(wèi)星的各種不足之處，一方面隨著子午儀衛(wèi)星的開(kāi)發(fā)民用，所以看到了導(dǎo)航衛(wèi)星存在的巨大潛在價(jià)值。所以從70年底早期開(kāi)始美國(guó)就開(kāi)始了一個(gè)全球全天時(shí)覆蓋的導(dǎo)航定位系統(tǒng)的方案研究，并先后發(fā)射了4顆實(shí)驗(yàn)星。

　　在接下來(lái)的80年代，隨著地面網(wǎng)的逐步建成，空間系統(tǒng)的技術(shù)迭代，通過(guò)多顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星驗(yàn)證出來(lái)的定位精度遠(yuǎn)超預(yù)期。于是GPS從1989年開(kāi)始進(jìn)入部署階段。到93年，全球覆蓋系統(tǒng)建成。

　　在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，導(dǎo)航系統(tǒng)帶來(lái)的巨大效能讓全世界都震驚了。由此GPS系統(tǒng)以及成為了美軍的核心設(shè)施。隨著民用的開(kāi)放，GPS在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。

　　不但美軍越來(lái)越重視GPS的發(fā)展，在不斷地進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，持續(xù)更新?lián)Q代，世界各國(guó)也都開(kāi)始意識(shí)到不能對(duì)完全依靠美國(guó)提供的GPS服務(wù)。

　　紛紛開(kāi)始了自己的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的研究。

　　GLONASS和GALILEO

　　當(dāng)然這里最應(yīng)該講的是我們國(guó)家的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，不過(guò)晟宇覺(jué)得這個(gè)明顯應(yīng)該單獨(dú)講一期，所以就先介紹一下另外兩個(gè)致力于構(gòu)建全球覆蓋的GLONASS和GALILEO了。

　　GLONASS只能說(shuō)是一個(gè)命途多舛又峰回路轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，最早在蘇聯(lián)時(shí)期，和美國(guó)幾乎有著同樣訴求的蘇聯(lián)也致力于導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的研究，并于70年代開(kāi)始了GLONASS系統(tǒng)的論證和研制工作。

　　然而由于各種因素，無(wú)論是儀器的精度，電子器件的水平蘇聯(lián)都和美國(guó)拉開(kāi)了不小的差距，使得GLONASS系統(tǒng)的效果并不是很理想。同時(shí)由于衛(wèi)星的壽命都比較短，需要不斷地補(bǔ)發(fā)衛(wèi)星才能維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而蘇聯(lián)慢慢走向解體使得GLONASS長(zhǎng)期處于降效運(yùn)行。

　　直到俄羅斯政府重新意識(shí)到導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)國(guó)家的重要性，重新投入大量的人力和物力使得GLONASS系統(tǒng)得以重新發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立于美國(guó)GPS的全球定位系統(tǒng)，算是壟斷的打破者。