北斗卫星|北斗卫星导航系统到底能做什么？
2020年6月23日9时43分 ， 北斗卫星导航系统（"北斗"）第55颗卫星搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功升空 。这标志着自1994年开始预研的北斗系统终于完成全部组网星座发射任务 ， 正式建成！
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北斗星座三种轨道示意图（图源：北斗办）
在发展过程中 ， 北斗先后建立了三代系统 ， 从区域测试到全球覆盖 。同时 ， 北斗也是世界上唯一拥有三种完全不同轨道的导航星座：中圆轨道卫星 ， 静止轨道卫星和倾斜同步轨道卫星 。后两者着重覆盖亚太地区 ， 进一步提高相应导航定位与授时服务 。
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2020年6月14日全球可以看见的北斗卫星数量分布图 ， 可以看出能实现全球定位（>3） ， 且亚太地区数量更大、定位精度更高（图源：北斗办）
在实际定位中 ， 用户的接收机仅需接收到4颗卫星信号即可获得全天候、全天时和高精度的导航定位授时服务 ， 核心业务并不需要跟卫星双向交流 。就好像广播电台发出信号后不必关心有多少用户在收听一样 ， 全球覆盖的北斗系统用户量也是无限的 。
那么 ， 对于普通人而言 ， 北斗到底有什么用？
1.民用高精度定位和导航服务 ， 这是北斗业务的核心 。对于普通用户设备 ， 例如手机、共享单车、汽车导航等 ， 可以轻易实现米级定位精度 。当定位信息上传至共享平台时 ， 用户可以在驾驶时获得实时路况 ， 进行最优路径规划 。享受快递服务时 ， 也能实时跟踪包裹货物动态 。将会改变人类出行前景的自动驾驶技术 ， 其中一个重要技术也是卫星定位和基于差分的加强服务 。许多现代农业播种、撒药、收获、放牧等方式 ， 也需要北斗提供的精准位置 。
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依赖卫星导航的无人机和农用机械已经在逐步颠覆传统农业形式（图源：Pixabay）
2.科学研究 。对于科学应用 ， 高精度接收机可以利用载波相位信号和差分技术等轻松实现厘米级定位精度和毫米级基线精度 ， 甚至科学类卫星在太空中飞行时也能获得这种精度 。过去这些年来 ， 重力场、磁场、板块运动、自转、地球质心、海洋潮汐、冰川、极地、大气科学等多种地球科学的研究达到了前所未有的高度 ， GPS和北斗等卫星导航系统等功不可没 。
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利用卫星导航系统对低轨卫星精密定轨已成为科学卫星应用的常态（图源：ESA）
3.大型工程建设 。作为基建强国 ， 中国这些年在高铁网、高速公路网、港珠澳特大桥、北京新机场等大型工程中取得了举世瞩目的成就 。北斗的出现 ， 使得大尺度范围施工的精度大幅提升 ， 最高达到毫米级 。这不仅使得工程的超高质量得以保证 ， 也极大降低了传统测绘方式达到类似精度的巨大开支 。
4.高精度授时 。时间是现代社会的核心要素之一 ， 甚至可以叫做生产要素的重要组成 。北斗卫星携带了数百万年才会出现1秒误差的高精度原子钟 ， 用户完全可以信赖它提供的时间 。在一些需要时间高精度同步的场合 ， 例如大型电网输送电、超高频金融交易、大型科学实验并机联调等方面 ， 北斗也能发挥出无法替代的作用 。
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