美國(guó)那套GPS系統(tǒng)，起步可早了，上世紀(jì)70年代初就動(dòng)起來了。那時(shí)候，他們國(guó)防部瞄準(zhǔn)了軍用需求，1973年正式批了項(xiàng)目，打算給部隊(duì)提供準(zhǔn)準(zhǔn)的定位。

那年頭航天技術(shù)還挺原始的，美國(guó)人一步步試，1978年2月才把第一顆衛(wèi)星送上天。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得挺聰明，用的是中地球軌道，高度兩萬公里出頭，分成6個(gè)軌道平面，每個(gè)平面塞4顆衛(wèi)星，總共24顆。軌道傾角定在55度，這樣能保證地球上絕大部分地方都能看到至少4顆衛(wèi)星信號(hào)。

為什么非得4顆呢？這跟定位原理脫不開關(guān)系。用戶位置得靠經(jīng)緯高三個(gè)坐標(biāo)來定，加上時(shí)間偏差，總共四個(gè)未知數(shù)。三顆衛(wèi)星能大致算出位置，但原子鐘再準(zhǔn)，也免不了微小的誤差，光速傳播下，一丁點(diǎn)偏差就可能拉大上百米的錯(cuò)位。

第四顆衛(wèi)星就派上用場(chǎng)了，能多提供一個(gè)方程，幫著校準(zhǔn)時(shí)鐘差。實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)還備了些額外衛(wèi)星，現(xiàn)在在軌的達(dá)到31顆，包括備份的。要是哪顆出故障，替補(bǔ)馬上頂上，保持覆蓋不掉線。

美國(guó)人占了個(gè)大便宜，早早搶了低軌道的黃金位子。太空資源有限，先到先得，他們的衛(wèi)星信號(hào)衰減小，傳播穩(wěn)，24顆就夠鋪開全球網(wǎng)。1993年初步組網(wǎng)，1995年全面投用。

那時(shí)候，中國(guó)和其他國(guó)家都得借用他們的民用信號(hào)，軍用版他們自己獨(dú)享，精度高得多。和平期大家用著還行，可一到關(guān)鍵時(shí)候，美國(guó)就能關(guān)信號(hào)或加干擾，別人就傻眼了。

中國(guó)搞北斗系統(tǒng)，起因說來挺窩火的。1996年臺(tái)海那邊形勢(shì)緊，解放軍搞軍演，往東海預(yù)定水域打?qū)?。第一發(fā)準(zhǔn)準(zhǔn)砸中目標(biāo)，可后兩發(fā)突然偏了，事后查明，可能是美國(guó)斷了區(qū)域GPS信號(hào)。

導(dǎo)彈沒了準(zhǔn)頭，美軍航母編隊(duì)還晃蕩在那，中國(guó)艦艇難鎖定位置。這事兒讓高層意識(shí)到，導(dǎo)航命脈得攥在自己手里，靠別人等于把安全拱手讓人。從那以后，自建導(dǎo)航系統(tǒng)成了當(dāng)務(wù)之急。

其實(shí)，早幾年中國(guó)就用美國(guó)GPS撐著，但這回鐵了心獨(dú)立。1994年北斗一號(hào)項(xiàng)目上馬，那時(shí)條件苦，技術(shù)底子薄，但一步步來。

2000年10月31日，第一顆靜止軌道衛(wèi)星上天，12月21日第二顆跟上，北斗一號(hào)初步建成，用兩顆GEO衛(wèi)星加一顆備份，覆蓋國(guó)內(nèi)，提供有源定位。成了世界上第三個(gè)有導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家，雖說只是區(qū)域的，但從無到有，跨了大步。

北斗二號(hào)2004年推進(jìn)，目標(biāo)是亞太覆蓋。2007年4月，第一顆中圓軌道衛(wèi)星發(fā)射，2011年多箭一發(fā)技術(shù)熟了，一次能送兩顆。2012年系統(tǒng)組網(wǎng)，16顆衛(wèi)星（6GEO、6IGSO、4MEO）在軌，服務(wù)亞太。信號(hào)強(qiáng)度比GPS強(qiáng)，用戶在山區(qū)或城市里接收更穩(wěn)。

北斗三號(hào)2015年起步，試驗(yàn)衛(wèi)星3月上天。2017年11月，雙星發(fā)射，2018年一年10箭18星，創(chuàng)紀(jì)錄。2019年繼續(xù)，2020年6月最后一顆入軌，系統(tǒng)全球覆蓋。

為什么用39顆？不是技術(shù)落后堆數(shù)量，早年低軌道好位子被美國(guó)和俄羅斯占了，中國(guó)起步晚，只能選更高軌道，如靜止和傾斜同步。

這些軌道信號(hào)傳遠(yuǎn)，衰減厲害，要想全球覆蓋和精度不掉隊(duì)，就得多放衛(wèi)星補(bǔ)償。北斗用混合星座：24顆MEO管全球，3顆GEO盯中國(guó)，3顆IGSO強(qiáng)亞太，總39顆包括備份，確保冗余。

多出的衛(wèi)星不是白費(fèi)，幫著提升亞太信號(hào)強(qiáng)度，高出GPS 30%。精度實(shí)測(cè)2-3米，用星基增強(qiáng)能到厘米級(jí)。系統(tǒng)還能自主跑60天，不用地面站天天管，戰(zhàn)時(shí)抗毀強(qiáng)。

北斗三號(hào)2020年7月31日正式開通，在軌衛(wèi)星45顆，包括老二號(hào)的15顆和新三號(hào)的30顆。全球用戶超200國(guó)，精度全球3.6米，亞太2.6米。

國(guó)際上，北斗進(jìn)聯(lián)合國(guó)GNSS，提供兼容服務(wù)。跟其他系統(tǒng)互操作，資源共享。備份衛(wèi)星繼續(xù)發(fā)，提升穩(wěn)健性。北斗成國(guó)家名片，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)，服務(wù)全球。不是跟美國(guó)比高低，而是實(shí)打?qū)崕陀脩艚鉀Q問題。

總的來說，美國(guó)GPS靠早起步和純中軌設(shè)計(jì)，24顆就行。中國(guó)北斗因歷史和資源限，選混合路子，多用15顆衛(wèi)星，但換來區(qū)域強(qiáng)、功能多、可靠高。衛(wèi)星導(dǎo)航這領(lǐng)域，各有各的招，用戶得益最大。想想手機(jī)地圖準(zhǔn)不準(zhǔn)，北斗功勞不小。