中国卫星导航定位协会

8天后，紧随我国北斗三号组网收官卫星的成功发射，北京时间2020年7月1日凌晨（弗洛里达当地时间6月30日下午），美国卡角发射场，GPSIII第三颗卫星搭载SpaceX公司猎鹰9号运载火箭成功发射。

Space X公司猎鹰9号火箭

我国的北斗三号系统启动建设于2009年，于2020年6月23日已完成组网。GPSIII，即美国第三代全球卫星导航系统，启动建设于2000年，其卫星项目由美国著名航空航天公司洛克希德·马丁负责开发，单颗造价高达5亿美元，首颗已于2018年完成发射，初期计划在2023前完成总计十颗GPSIII卫星的发射。

已经完成组网的北斗三号和GPS三代相比我们到底是处于领先还是落后，通过如下几点核心技术的对比，或许我们不难得到答案。

定位精度之比

北斗三号的定位精度：全球范围服务的精度是10米，亚太地区可达5米。亚太地区精度的提高得益于我们独创的三种轨道混合应用，将全球服务和地域增强有机的结合。

GPS三代的定位精度由二代的5-10米提高到1米，和欧洲的伽利略卫星导航系统持平。

上面说的定位精度都是针对民用需求，对于军用，在辅助装置的加持增强下，全球四大导航系统都能轻松实现厘米，甚至毫米级的定位精度。

北斗卫星导航系统为地面提供服务示意图

厘米级定位精度的意义：

有科学家做过这样一个模拟实验。在完成一次精准打击任务过程中，定位精度同弹数量、当量的关系是：

（1）当定位精度提高1倍，相当于提高弹数量3倍，当量提高7倍；

（2）当定位精度提高2倍，相当于提高弹数量8倍，当量提高26倍；

（3）当定位精度提高3倍，相当于提高弹数量15倍，当量提高63倍；

看了这个，相信大家也就能理解各国不断提高导航定位精度的意义了！

东风26

卫星定位的“心脏”—原子钟之比

以铯的固有频率作为基准频率定义1秒的长度

北斗三号：采用铷原子钟搭配氢原子钟的完美自主解决方案。铷原子钟体积小、能耗低，频率稳定度，较北斗二号提高10倍，定位精度和授时精度均提高一个量级，它的缺点是有一定老化率。同时北斗三号还配置了精度高、稳定性好的氢原子钟，它的缺点是体积大能耗高。

GPS三代卫星：使用的是依旧是铯原子钟，众所周知，铯的固有频率是各系统中的基准频率，可用于世界准时钟的计量。铯原子钟精度和稳定性极高，几乎无老化，当然缺点也很明显，价格昂贵，能耗高、体积大也在所难免。

卫星是怎么实现定位的？

我们知道，在一个三维空间中通常用（X，Y，Z）来表示一个点的位置，如果我们把地球、地球上的人和物体、导航卫星放在一个大的三维空间中，这样形成一个以地心为原点的坐标系。

每个卫星的坐标是已知的，卫星到地球上人和物体的距离可以通过光速和时间的乘积得到，这样根据空间几何的相关公式，我们就可以得到坐标和两点距离之间的方程式，因为一个坐标有三个未知参数，所以理论上需要三颗卫星组成一个方程组就能求出（X，Y，Z），但由于卫星（原子钟）和地面（石英钟）时间精度的差异（例如地面显示的接收卫星信号的时间是12:00:02，但由于精度差异，地面接收卫星信号的真实时间是12:00:01），为了消除这个误差，还需要引入第四颗卫星再列一个方程式，就能准确解得（X，Y，Z）的具体值，也就知道了我们的位置。

从导航卫星定位的过程我们也能看出影响导航卫星定位精度的因素，一般有：卫星上原子钟时间的准确度、卫星的空间分布、接收端信号的延迟情况等。