美国的GPS是老大哥,起步最早,从上世纪70年代就开始搞,1995年全面运行。现在全球用得最多的就是它。GPS的精度分民用和军用。
民用版,大家手机里常见的,正常情况下水平精度在3到5米左右。这不是我瞎说,根据美国政府官网的GPS性能标准,全球平均用户距离误差(URE)在0.643米(95%置信度),但实际用户精度受卫星几何分布、大气干扰、信号阻挡等影响,通常是4.9米或更好点。
增强型GPS,比如用WAAS(广域增强系统),能把精度拉到1到3米。在城市高楼间或者树林里,精度会差些,但整体靠谱。
军用GPS更牛,它用双频信号,能修正大气层造成的延迟,精度能到1米甚至厘米级。标题里说0.1米,不是空穴来风,在特定条件下,比如用差分GPS(DGPS)或实时动态(RTK)技术,军用能达到0.1米级精度。
举例,美国军方在海湾战争时就用GPS精确打击目标,误差小到能打中指定建筑的一扇窗。
当然,这需要专业设备,不是普通人能玩的。GPS的优势在于卫星多,31颗在轨,覆盖全球,信号稳定。缺点是高纬度地区,比如北极附近,卫星分布不均,精度会打折。
俄罗斯的格洛纳斯是冷战时期苏联搞的,和GPS对着干。1976年起步,1982年第一颗卫星上天,1993年初步建成,但苏联解体后资金短缺,卫星老化,精度一度掉到1.5米甚至更糟。
早期精度是0.5米左右,但到2000年代,因为维护跟不上,水平误差扩大到5到10米。
现在恢复了,24颗卫星在轨,精度改善到2.8到7.38米。俄罗斯系统监控数据显示,水平精度4到7米,垂直10到15米。
格洛纳斯在高纬度表现好,因为轨道倾角64.8度,比GPS的55度高,适合俄罗斯本土和北极地区。
但整体精度还是比GPS差一截,主要原因是卫星钟精度和轨道预测不如美国准。
结合GPS用,能把精度拉到2到4米,提升明显。
但俄罗斯经济压力大,更新换代慢,卫星寿命7到10年,现在不少超期服役。未来计划到2025年加卫星,用新信号提升到0.6米,但目前差距还在。
中国北斗是后起之秀,1994年起步,2020年全球组网完成。北斗有35颗卫星,包括不同轨道类型,覆盖好。
精度方面,全球单频三维精度优于6米,双频优于3米。
根据中国卫星导航办公室数据,信号在空间精度优于0.9米,广播星历精度优于0.2米。
起步时依赖GPS,精度10米级,现在用PPP-B2b服务,在中国及周边能到0.16米水平、0.22米垂直,收敛时间20分钟内。
北斗晚起步20年,却追上来了。
关键是创新:用混合轨道,GEO卫星多,信号强;原子钟精度高;加短消息和搜救功能。和GPS比,北斗在亚太精度更好,高密度卫星覆盖。
测试显示,北斗单用精度和GPS相当,结合用能到厘米级。
国际GNSS服务组织数据,北斗轨道钟精度和GPS差不多,2.5厘米轨道、0.2纳秒钟差。
美国GPS军用0.1米是顶尖,民用3到5米;俄罗斯1.5米是历史低点,现在4到7米;中国0.2米是广播星历精度,用户端3米左右。
但在特定场景,差距明显:美国技术积累深,全球站多;俄罗斯受经济拖累;中国快速迭代,局部领先。
未来,多系统融合是趋势,手机芯片支持GPS+北斗+格洛纳斯,精度更高。
参考资料
再次刷新世界纪录!它是全球导航卫星的“心脏”,定位精度达厘米级 长江日报
更新时间:2025-08-27
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