2020年3月,北鬥衛星系統完成組網,由此中國成為瞭全球第三個擁有全球定位系統的國傢。
在北鬥系統完成後,國內出現瞭一陣猛誇北鬥系統的風氣,說GPS系統和北鬥系統的抗幹擾能力相對比,完全不是一個等級的對手,北鬥完全碾壓GPS系統。
那麼真相究竟如何呢?
北鬥和GPS其實北鬥和GPS相比,北鬥系統在功能上比GPS多一些,但雙方在精度、穩定性以及抗幹擾能力方面差不多。
如果說給北鬥10分的話,GPS也能達到9.5分到10分的水平,雙方並沒有決定性的差距。
在功能上,北鬥比GPS多出瞭一個報文功能,這使得北鬥系統能為客戶在山區、海洋、沙漠等沒有信號基站的地方,提供基本的數據通信服務,能緊急替換衛星電話。
在抗幹擾能力方面,GPS和北鬥也差不多。
當年美國研發GPS的主要目的,是為瞭將其運用於軍事。等GPS服役很多年後,美國才慢慢開放給民用。
並且民用後GPS還分為民用和軍用版本,民用版本在精度等方面差瞭軍用版本幾個數量級。
抗幹擾能力決定瞭其在戰時的穩定性,也是全球定位系統的重要指標。
那麼北鬥和GPS的抗幹擾能力究竟如何呢?
從實際效果出發,GPS和北鬥的抗幹擾能力都尚可,但中美雙方的電子戰能力都較強,所以都能對對方的全球定位系統實施較強的幹擾。
比如說對通信衛星進行上行鏈路幹擾,可以斷絕衛星和地面之間的信號中繼能力,從而短時間內使定位系統失效。
甚至是直接幹擾衛星,迫使衛星將所有電力拿來抵抗幹擾,也可以實現讓衛星短暫過載從而失效的效果。
可以說在現代電子戰體系下,對對方全球定位系統進行幹擾的手段有很多。
而要對抗這種幹擾,不管是中國還是美國,其實都不能百分百保證自己可以讓自己的定位系統在戰時完全良好運行。
因為這個原因,現在中美其實都比較重視軍隊在失去全球定位系統輔助後的作戰能力,經常性搞這種模擬全球定位系統被敵人幹擾後的演習。
可以說要對敵人的全球定位系統進行幹擾比較容易,但要抗幹擾卻很難。
至於精度,中美全球定位系統的精度都差不多,都在1米以內。
影響全球定位系統精度的因素有很多,其中最主要的是原子鐘、衛星的角度以及數量。
原子鐘這方面中國走到瞭世界先進水平,所以我們倒也不用擔心。
至於衛星的角度,因為中國在全球定位系統上屬於後發國傢,所以比較好的近地軌道已經被美國占據瞭不少。
不過中國的北鬥系統有比美國GPS更多的衛星數量。前者超過55顆定位衛星,後者衛星數量不到30顆。
靠著更多的衛星進行補充,中國的北鬥系統在精度上也達到瞭和GPS同一水平。
並且因為有更多的衛星,所以北鬥系統的穩定性也更高,比較能適應一些極端情況。
北鬥的信號源問題其實說到北鬥在軍事上的能力,有一件事就不得不提,那就是北鬥曾經的雙向信號通道,也就是有源定位。
美國GPS系統在建成後,采用的是無源定位。即定位系統衛星單方面發送信號,然後地面上被動接收。
這樣做的好處,是敵人隻能找到發出信號的信號源,也就是隻能找到衛星的位置,無法找到地面上使用定位系統的軍隊的位置。
但是當初北鬥在二期工程的時候,采用的是有源定位,是地面上主動接收信號。
這一情況的壞處顯而易見,敵人可以輕易找到地面上的信號源,從而找到使用定位系統的解放軍。
造成這一情況的原因,是當時北鬥系統隻有2~3顆實驗星。
衛星數量少,能承載的能力就少,也就隻能使用有源定位。
而當時北鬥在隻有2~3顆實驗星的情況下緊急開通服務,原因是要和歐洲的伽利略系統搶占導航頻段,而這又是另外一個故事瞭。
總之,之後隨著北鬥系統的衛星數量逐漸補齊,在軌衛星數量達到55顆之多後,北鬥系統使用有源定位的問題也隨之消失,從而在軍事上“完美無缺”。
中歐搶占導航頻段至於中歐搶占導航頻段的故事,則要追溯到中國加入伽利略系統的研發這件事。
當初中國出資2億歐元,希望加入到歐洲伽利略導航系統研發中,以積累經驗和技術。
但是歐洲方面隻拿錢不辦事,拿錢之後直接將中國排擠到邊緣,不讓中國參與核心研發項目中。
這一情況使得中國下定決心要研發自己的全球導航系統,也就有瞭後來的北鬥。
而導航系統要想使用,需要好的導航頻段。
如果使用的導航頻段不好,不僅會出現精度不達標的問題,還會和別的信號頻段互相幹擾。
根據國際電信聯盟的規定,全球可用的導航系統頻段隻有5段,而在中國北鬥和歐洲伽利略建成之前,俄羅斯和美國已經用掉4個瞭。
也就是說,中國需要和歐洲搶剩下這最有一個比較好的導航頻段。
我們上邊提到的,中國在北鬥隻有2~3顆實驗衛星的情況下就緊急開通服務,使得該導航系統采用有源定位,其原因就是如此。
最後的結果也是非常驚險,中國搶在自己申報的使用導航頻段的最後期限幾個小時之前,成功開通北鬥導航系統的服務,從而占住瞭這最後一個比較好的導航頻段。
如果當時中國開通服務的時間再晚幾個小時,北鬥的精度等各方面,都要差美國GPS一截瞭。
參考資料:
【1】荊楚網·《北鬥系統成功組網背後,這段26年的研發歷程驚心動魄》
【2】環球網·《伽利略計劃2顆衛星升空 中歐合作歐洲留一手》
【3】澎湃新聞·《“四史”關鍵詞|中國為什麼要建立北鬥衛星導航系統?》