大华股份、旷视科技,美亚柏科,一家又一家的中国企业,可能被列入与华为类似的“黑名单”,对他们断供美国的技术和设备。
但是有一样东西,美国是绝对不会断供(信号干扰)的,那就是GPS。
断供华为的芯片,华为是搬出备胎反抗;“断供”GPS,北斗可能就是祭出杀手锏反杀了。
对北斗而言,现在是一个最黄金的发展时期,而它最大的竞争对手依然是GPS系统。同样,GPS最大的竞争对手也是北斗。
很多小伙伴们经常问老铁,我国的北斗打了一颗又一颗,那我们普通人什么时候才能用上呢,其实啊,现在绝大部分国产手机的定位模块已经同时采用了北斗、格洛纳斯和GPS,只不过手机上显示的还是GPS而已(此GPS指广义上的地球定位系统而非狭义的美国GPS系统),除了手机,我国交通领域里应用北斗定位更为普遍。
这种情况下,GPS还会万里送人头吗?
毫不夸张地讲,北斗的建设速度是空前的,随着2019年继续布网剩余卫星、且前期卫星陆续度过调试期正式服役,北斗将彻底点亮全球。
上图为2018年11月北斗卫星全球可见情况,目前亚太地区已经逐步点亮,全球建网仍在进展中。
一,当初我们为什么建设北斗系统?
想必会有很多人问起这个问题:成熟的GPS系统已经发展了30多年,商业规模化做得非常廉价、高效,为什么还要花巨额资金建设自己的北斗系统?
GPS本质是一个军用卫星导航系统,隶属于美国空军。
这个系统主要包含军用和民用两种信号,显而易见,两者最高定位精度级别不在一个量级,前者是毫米级别,后者是分米级别(还是美国取消信号干扰后)。
GPS的出现,为人类战争史贡献了一个新词“外科手术式打击”。
最典型的例子是原本需要数十架轰炸机、投弹数百吨才能完成的水坝轰炸任务,变成仅需2枚导弹在数百公里外突袭发射即可,甚至第二枚可以通过第一枚炸开的大坝缺口钻进去。
目前,美军除了子弹以外几乎所有会动的武器、装备、士兵都携带了GPS定位模块。
▲ 美军士兵正用GPS接收机进行定位
它对于民用的意义也极大,大型电网、电信通讯,大型基建工程之外。我们日常生活中用到的定位服务,包括但不限于地图导航、共享单车/打车等,都依赖GPS。
然而,GPS是不以你的利益为第一位的,它是以美国利益为第一位。
GPS免费对全世界的民生来说是个福利,但在军事方面却是个挑战,美国敌对国家的军机战舰上当然也可以安装,美国人也禁止不了(你阻止得了人家用收音机吗?),这对美国是不是一个威胁呢?
前文已经提到GPS开放的只是民码,精度比美国军方使用的军码差了十倍,干扰之后更是差了百倍,先天就挫了一大截。
早期,GPS系统在所有的民用信号上放了干扰。后来为应对俄罗斯/苏联的格洛纳斯系统挑战,取消了这个干扰,然后定位精度就得到极大提高。(从精度为100m提升到10m左右)。
能停得了干扰,也就可以重启干扰。万一跟美国打起了仗,人家把GPS民码给你一停,你已经很依赖GPS了,甚至连指南针都不会用了,这可就抓瞎了。
如果美国不给你停GPS,而是发个欺骗码,瞄准美国的导弹就可能飞到自己的阵地上,这更加可怕。
所以说,他国的军备绝不能使用美国的GPS,一旦形成依赖就会像吸毒者一样无法自拔,必须要发展本国的定位导航系统。
当然,发展本国的定位导航系统也只是少数大国的权利,至于墨西哥印尼等小国家就不必操这个心了,国力微弱的小国们根本就造不起。
还是老老实实地继续跪着用GPS吧,除了膝盖辛苦一点,倒也省心。
但是,大国就不一样了。
1999年印巴战争期间,美国直接关停了印巴战区的所有GPS服务,导致双方依赖GPS的设备无法使用,给双方造成巨大损失。
这件事情之后,印度彻底放弃了原本依赖GPS增强印度地区服务的卫星导航系统建设,决心自己做一套独立的系统(区域性的,不是全球导航系统)。
印度都在搞自己家的系统,我们还能去报别人大腿?
过去20多年内,我们从实验阶段开始走,逐渐实现区域有源定位(2004)、区域无源定位(2012)和全球无源定位(2020),逐步掌握独立自主的核心技术。
二、北斗有哪些个特点?
三种轨道
目前美欧俄的全球卫星定位系统都采用距离地面20000千米左右的中圆卫星轨道。
而北斗是唯一采用三种轨道搭配的系统(说得直白点,他们在地球外包了一层,我们在地球外包了三层):
27颗卫星处在距离地面21500千米的中圆轨道,分布在三个轨道面上
5颗卫星采取赤道上空35800千米高的地球静止轨道;
3颗卫星处在地球同步轨道。
▲ 北斗导航示意图
这样的好处就是:卫星定位需要接收机收到至少4颗卫星信号,但是北斗的这一数据提升到了6颗。
27颗中圆轨道卫星为主力,围绕地球一圈的轨道周期约为12小时,可以保持对全球范围内任一点的稳定覆盖,在任意时间、任意地点观测到6颗星以上。
多出来的两颗,你把它们当作预备队好了。
三种工作频率
电离层会影响电磁波传播,是卫星导航定位的最大误差源,必须消除。
双频信号可以缓解这部分干扰因素,对定位精度的提升非常显著,三频则可以构建更复杂模型消除高阶影响。
正因如此,近些年来原本双频信号的GPS系统也在扩展成三频系统。可见,北斗的后发优势不言而喻。
▲ 2018年12月,北斗开始提供全球服务
短报文系统
北斗还有一个独门绝活:短报文系统,简而言之是通过卫星实现天地双向通信。其他三大系统只是单向接收。
北斗的首次成功应用是2008年5月12日的汶川地震,甭看我们平时的通信非常方便,电话、短信、互联网等手段很多,但其实都是高度依赖光纤和基站的,当这些基础设施遭到大面积损坏时,你会发现QQ、微信、微博、短信…..所有平时很方便的通信手段全都完蛋了,除了靠吼之外简直就没有一点办法。
北斗这功能意味着卫星可以向拥有此项授权服务的接收机发送专属讯息,发生紧急情况时高轨北斗卫星可以及时与地面互动。对于军事行动的意义更是无法形容。
三、北斗到底能服务多少用户?
对于需要天地通信的短报文服务而言,数量取决于卫星容量。
但是对于绝大部分仅需知道自身位置信息的用户而言,北斗卫星定位的理论使用数量上限就是:没有上限,无数个。
美国要是对GPS实施断供,用户全盘接过来就是了。
那么,北斗已经无懈可击了吗?
实事求是讲,北斗虽然具有后发优势,但并不意味着能够短期实现后发制人。
卫星导航系统一经建成便需要长期维持、持续投资,最有效的方式便是军民融合、从民用市场盈利。
经过几十年的布局和规模化应用,GPS在民用市场领先优势明显,越大规模服务价格就会越低,总收入却由于规模效应增加,进一步促进建一个更好的系统,进一步垄断。
这也是原本军用的GPS系统之所以长盛不衰、甚至依然在快速迭代进步的根本因素。
按照欧洲全球定位研究中心的估计,2025年左右世界范围内的卫星导航定位设备需求量将超过92亿部,而年产值甚至超过2680亿欧元。
如果美国敢在亚太地区的GPS信号上搞烂事,无异于把一大块肥肉拱手让出。
即使他不搞事,我们也会主动出击。
亚太国家认识到了北斗的覆盖优势,中国政府也积极推动北斗二代在亚太地区的应用,于是泰国、马来西亚、文莱、印度尼西亚、柬埔寨、老挝等国家派出了19名专家,于2014年7月来到中国考察北斗二代,研究讨论合作的事项。
泰国专家表示,有些GPS卫星的信号泰国收不到,而北斗所有的卫星信号都能接收到,当然要参加北斗的“天眼”计划,而且泰国现在已建成了首批CORS(连续运行卫星定位服务综合系统)。马来西亚紧随其后,将成为北斗“天眼”的下一个落户的国家。
美国的尿性一向是,你能生产的,他坚决要求你进口并且放弃生产;你不能生产的他坚决不肯卖给你。
如果我们没有北斗系统,有求于美国,你看美国停不停GPS?
所以,中国的科技企业,大家都知道该怎么做了吧?