國(guó)際上有一個(gè)高大上的俱樂(lè)部，它只有四個(gè)會(huì)員，卻吸引了各國(guó)首腦的關(guān)注和眾多頂級(jí)科學(xué)家工程師的研究，這個(gè)俱樂(lè)部就是GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)），四個(gè)會(huì)員分別是美國(guó)GPS、歐洲伽利略GALILEO、俄羅斯格洛納斯GLONASS、中國(guó)北斗COMPASS。

中國(guó)北斗是個(gè)新會(huì)員，同時(shí)也是發(fā)展勢(shì)頭最猛的會(huì)員，北斗是咋回事？對(duì)我們的生活有什么影響？這是一個(gè)很有意思的話題。關(guān)于北斗，學(xué)術(shù)期刊上的文章有很多了，但專(zhuān)業(yè)文章的術(shù)語(yǔ)太多，普通人讀不懂，而且也不會(huì)有興趣去讀。

1、從GPS說(shuō)起

1957 年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了全世界第一顆人造地球衛(wèi)星，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)的空間世紀(jì)。美國(guó)對(duì)此密切關(guān)注，有一位名叫比爾·蓋伊的數(shù)學(xué)家和一位叫喬治·威芬巴赫的物理學(xué)家，他們?cè)诨羝账菇鸬膽?yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，那就是這顆衛(wèi)星的頻率出現(xiàn)了偏移，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移效應(yīng)。

這兩位科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)如果在地面上架設(shè)多部接收機(jī)，就可以根據(jù)接收到的信號(hào)的不同頻差推算出這個(gè)衛(wèi)星的具體位置，他們很高興地把這個(gè)研究成果告訴了實(shí)驗(yàn)室主任弗蘭克。麥克盧爾，說(shuō)他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)蘇聯(lián)衛(wèi)星的多普勒定位跟蹤。

弗蘭克主任當(dāng)時(shí)在做海軍的一項(xiàng)研究，研究?jī)?nèi)容是五角大樓如何知道茫茫大海中軍艦的具體位置，聽(tīng)到兩位科學(xué)家的匯報(bào)后他眼前一亮，既然你們能夠發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在哪里，如果把問(wèn)題反過(guò)來(lái)，衛(wèi)星就能發(fā)現(xiàn)你們?cè)谀睦铮＼娷娕灦ㄎ坏膯?wèn)題有思路了！

GPS系統(tǒng)就按這種思路啟動(dòng)了，方案中需要解決的第一個(gè)問(wèn)題就是：衛(wèi)星該采用低、中、高哪種軌道？如果采用低軌道的話，發(fā)射成本比較低，精度比較高，但若覆蓋全球的話則需要200顆衛(wèi)星，這樣浩大工程實(shí)在是負(fù)擔(dān)不起。

如果采用高軌道，理論上三顆衛(wèi)星就能覆蓋全球，但除了高軌道衛(wèi)星的發(fā)射難度大之外，更主要的是定位精度會(huì)很低，原因有兩個(gè)：一是軌道太高會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差大，二是靜止軌道與地面物體的相對(duì)速度很小，不利于使用多普勒頻移的解算方法。

中軌道是比較折衷的方案，覆蓋全球只需要24-36顆衛(wèi)星，由于軌道是運(yùn)動(dòng)的，即使地面的物體不動(dòng)，但相對(duì)衛(wèi)星的速度也很大，這就可以充分利用多普勒頻移方法了。

基于以上綜合考慮，美國(guó)選擇了24顆衛(wèi)星的中軌道星座，1978年發(fā)射了第一顆，全系統(tǒng)在1995年投入運(yùn)行，現(xiàn)有衛(wèi)星30顆，分為軍用和民用兩種定位模式，其中民用方式向全球開(kāi)放。

2、美國(guó)是不是活雷鋒？

GPS是個(gè)好東西，對(duì)人們生活品質(zhì)的提升相當(dāng)大，例如汽車(chē)和手機(jī)導(dǎo)航就非常重要，人們告別了在紙制地圖上找路的歷史。GPS對(duì)于探險(xiǎn)航海就更重要了，關(guān)鍵時(shí)刻可以救命。這么好的東西，美國(guó)又投入了巨資，居然向全世界免費(fèi)，難道美國(guó)政府是活雷鋒？

其實(shí)即使GPS不免費(fèi)那也收不上來(lái)錢(qián)，為啥這樣說(shuō)呢？因?yàn)镚PS是單向通信體制，這跟廣播電視塔類(lèi)似。廣播電視塔大家都知道，它只管發(fā)射信號(hào)，到底有1個(gè)收音機(jī)聽(tīng)還是1萬(wàn)個(gè)收音機(jī)聽(tīng)，廣播電視塔是不知道的，GPS系統(tǒng)也是如此，30顆衛(wèi)星只管不停地向地面發(fā)信號(hào)，具體是誰(shuí)在接收并使用這些信號(hào)，它是根本不知情的，既然不知情，那還怎樣收錢(qián)？

通過(guò)售賣(mài)高價(jià)解碼芯片來(lái)收錢(qián)行不行？答案是不行，因?yàn)镚PS采用的是只發(fā)不收的單向通信機(jī)制，這對(duì)加密傳輸來(lái)說(shuō)是先天的障礙，即使搞了加密，沒(méi)幾天就會(huì)被破解了，尤其是民碼還要求簡(jiǎn)單易用，接收設(shè)備要求成本低廉，這對(duì)加密來(lái)說(shuō)就更加困難了。

如果GPS免費(fèi)，則一定會(huì)在全球形成巨大的市場(chǎng)，依托這套系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生新的國(guó)際性產(chǎn)業(yè)，同時(shí)會(huì)形成一股強(qiáng)大的國(guó)家軟實(shí)力，所以說(shuō)GPS免費(fèi)是符合美國(guó)國(guó)家利益的。

GPS 免費(fèi)對(duì)全世界的民生來(lái)說(shuō)是個(gè)福利，但在軍事方面卻是個(gè)挑戰(zhàn)，美國(guó)敵對(duì)國(guó)家的軍機(jī)戰(zhàn)艦上當(dāng)然也可以安裝，美國(guó)人也禁止不了，這對(duì)美國(guó)是不是一個(gè)威脅呢？其實(shí)GPS開(kāi)放的只是民碼，精度比美國(guó)軍方使用的軍碼差了十倍，先天就挫了一大截。更重要的是，萬(wàn)一跟美國(guó)打起了仗，人家把GPS民碼給你一停，你已經(jīng)很依賴(lài)GPS了，甚至連指南針都丟了，這可就抓瞎了。如果美國(guó)不給你停GPS，而是發(fā)個(gè)欺騙碼，瞄準(zhǔn)美國(guó)的導(dǎo)彈就可能飛到自己的陣地上，這更加可怕。