2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席仪式，宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。自1994年开始预研的北斗卫星导航系统终于完成全部组网星座发射任务，正式建成！
北斗卫星导航系统（以下用北斗指代）将中国人千百年来“寻路靠北斗七星”的经验变成现实，在方方面面彻底改变了中国人的生活方式。本文将围绕关于北斗的几个经典问题，详细解读这个宏大工程的意义。
为什么有GPS还要做北斗？美国的全球定位系统（简称GPS）起步于20世纪70年代，经过多年发展，尤其是经商业运作以后，已经走入人们日常生活中。但是，它的本质是军用卫星导航系统，隶属于美国空军，毫无疑问会时刻以本国利益为第一位。在实践中，由于更了解自己的信号体制，工程师不仅能在信号方面增加干扰、欺骗等手段，空间段还能停止某一地区的服务，芯片定价权和使用权限等也在美方手中。
为什么北斗有三种轨道？
美国、俄罗斯和欧洲的星座只部署在距离地球约2万千米的中远地球轨道（MEO），以实现轨道周期（约12小时）与信号覆盖范围的最佳平衡。为达到全球任一点都能收到4颗卫星信号以实现定位授时的目标，至少需要24颗卫星保证服务质量。日本和印度的星座主要服务本国，选择了轨道周期与地球自转同步的轨道，距离地面35786千米，从地面观测相对稳定。
其中，日本QZSS系统高度依赖美国GPS系统，使用至少3颗卫星运行在倾斜地球同步轨道（IGSO），保障在日本高纬度地区和城市高楼林立环境下的使用；印度由于更加靠近赤道，在IGSO之外还使用了定位于赤道上空的静止/同步地球轨道（GEO）。
为什么北斗有三种轨道？美国、俄罗斯和欧洲的星座只部署在距离地球约2万千米的中远地球轨道（MEO），以实现轨道周期（约12小时）与信号覆盖范围的最佳平衡。
为达到全球任一点都能收到4颗卫星信号以实现定位授时的目标，至少需要24颗卫星保证服务质量。日本和印度的星座主要服务本国，选择了轨道周期与地球自转同步的轨道，距离地面35786千米，从地面观测相对稳定。
其中，日本QZSS系统高度依赖美国GPS系统，使用至少3颗卫星运行在倾斜地球同步轨道（IGSO），保障在日本高纬度地区和城市高楼林立环境下的使用；印度由于更加靠近赤道，在IGSO之外还使用了定位于赤道上空的静止/同步地球轨道（GEO）。
为什么北斗有三种轨道？美国、俄罗斯和欧洲的星座只部署在距离地球约2万千米的中远地球轨道（MEO），以实现轨道周期（约12小时）与信号覆盖范围的最佳平衡。
为达到全球任一点都能收到4颗卫星信号以实现定位授时的目标，至少需要24颗卫星保证服务质量。日本和印度的星座主要服务本国，选择了轨道周期与地球自转同步的轨道，距离地面35786千米，从地面观测相对稳定。
其中，日本QZSS系统高度依赖美国GPS系统，使用至少3颗卫星运行在倾斜地球同步轨道（IGSO），保障在日本高纬度地区和城市高楼林立环境下的使用；印度由于更加靠近赤道，在IGSO之外还使用了定位于赤道上空的静止/同步地球轨道（GEO）。
北斗最大的特点是高精度授时和定位，对于科学应用而言，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。
笔者从事低轨卫星精密定轨技术研究，本质就是用星载的接收机给卫星确定位置，也可以实现1厘米级定轨精度。在高精度卫星轨道的辅助下，卫星上的精密仪器也可以大展身手。因此，卫星导航系统的出现，使得人类对地球重力场、地球磁场、大陆板块运动、地球自转、海洋潮汐、冰川极地、自然灾害等地球科学的研究达到了前所未有的高度。