在信息化的社会里，卫星导航系统已然成为人们日常生活中的重要基石，无论在导航指引、精准定位，还是应急通信服务领域，它都扮演着举足轻重的角色。

自20世纪末以来，GPS作为全球卫星导航系统领域的先驱便以其全球覆盖、高精度定位等优势成为了导航技术的“代表”。它的出现极大推动了军事、航空、航海等领域的导航精确度，深刻改变了人们的日常生活，可以说从智能手机的地图导航到物流运输的精准追踪，GPS无处不在！

而北斗作为中国航天科技的重要成果，它在发展中逐渐形成了自己的独特优势。北斗不仅提供了与GPS相媲美的全球定位服务，更在短报文通信、星基增强等特色功能上独树一帜，其精度与可靠性在亚太区域内得到了广泛认可。

那么，北斗和GPS有什么区别？它们各自的优点又是什么呢？如果之前“北斗”对你来说还只是一个名词，那么看完今天的文章，你就不再是一个北斗“小白”了！

一、全球卫星导航系统是什么？

在深入探讨GPS与北斗之前，让我们首先理解一个基础而关键的概念——全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System, 简称GNSS）。它是一种通过卫星提供定位、导航和授时（PNT）服务的系统。系统可以通过利用在轨卫星的电波信号，实现测距、三维定位和测速等功能，能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标、速度和时间信息。

根据全球卫星导航系统国际委员会公布，全球共有四大卫星导航系统供应商，他们分别是：中国北斗卫星导航系统（BDS）、美国全球定位系统（GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）以及欧盟伽利略卫星导航系统（GALILEO），它们之间是兼容和互操作的关系，不是非此即彼。

二、GPS与北斗的核心区别

全球定位系统GPS（Global Positioning System）由美国国防部于1973年组织研制，历经20年，耗资高达300亿美元。于1994年问世。虽然该系统最初是为军事导航与定位而生，它却在发展中走进了千家万户，并逐渐具备了全球性、全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、测速和授时功能。

北斗卫星导航系统（BDS,BeiDou Navigation Satellite System）由中国自主建设、独立运行，是一种着眼于国家安全和经济社会发展需要，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。它旨在为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

01 卫星数量与布局

在卫星布局上， GPS目前在轨卫星31颗，均匀分布在6个轨道平面内，以55°的倾角环绕地球，平均高度达20200公里，运行周期精准控制在11小时58分钟，确保了全球定位系统的连续覆盖和准确性。

而北斗系统则采用了更为复杂的卫星构成。截至目前，北斗系统在轨卫星已达59颗。这些卫星分别位于中圆地球轨道、倾斜地球同步轨道和地球静止轨道，通过精密的布局与协同工作，确保了北斗系统在全球范围内的稳定覆盖与高效服务。

02 定位精度

作为目前商业应用最广的卫星导航，GPS系统的卫星定位精度在2023年10月份达到了0.1米的水平，也就是说，GPS系统能够测量出用户位置的误差在0.1米以内（根据美国国家空间政策委员会（NSpC）的报告）。

根据中国卫星导航系统管理办公室（CSNO）的报告，北斗系统的卫星定位精度在2023年10月份达到了2.5米的水平，这意味着北斗系统能够测量出用户位置的误差在2.5米以内，这是目前世界上第三高的卫星定位精度，也是中国在卫星导航领域的技术成就。 同时，结合地基增强技术，北斗可以提供厘米级甚至毫米级的定位服务。这主要依赖于地面上的高精度增强网，该网络通过实时处理和事后处理，能够显著提高定位精度。

作为全球第一个采用三频信号定位的卫星系统，北斗系统随着技术的不断进步和地面基站等辅助设施的完善，其定位精度也可比肩GPS。

03 定位原理

GPS系统利用多颗卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，用户设备接收这些信号，并通过测量信号从卫星传输到接收端的时间差来计算距离，进而利用三角定位原理确定自身的三维位置。在这个过程中，用户设备需独立解算定位数据，因此GPS定位的实时性较好。

而北斗导航系统则可以提供无源和有源两种定位体制。无源定位即目前GPS系统的定位体制，其运行方式为卫星广播定位信号，用户端负责接收处理；而有源定位是允许用户端发送定位请求，卫星收到信号后反馈定位信息，也就是与卫星进行双向通信。

北斗导航系统的定位方式也和GPS不同，其定位原理是基于主动式双向测距。终端不仅要接收来自卫星的信号，还要向卫星发射应答信号，通过终端发送定位请求到地面的服务基站，再由基站沟通卫星，计算终端到地球地心的距离，卫星到终端的距离，最后解码算出坐标之后再发送给终端。由于这个过程中地面基站会保存每个终端的位置，因此北斗系统对用户设备的容量有一定的限制。

04 功能特点

在功能方面，GPS和北斗系统都提供了定位、导航和授时服务。而北斗系统还具备独特的双向报文通信功能，这是其他导航系统不具备的。这意味着北斗系统的用户终端可以发送包含40—60个汉字的短报文信息，这在某些特定场景下非常实用，比如应急通信或偏远地区的通信。如果是在中国及周边地区，一次可以发 1000 个汉字，它可以不受周围基础设施的限制，只要有卫星信号就能随时随地进行通信。比如，2021年云南“象群迷路”事件中，北斗系统就派上用场，默默守护着象群。

三、你的手机里有北斗吗？

GPS原本是全球定位系统的通用称呼，但由于美国率先开发了定位系统并使用了这个名字，让它与美国全球定位系统紧密相连。但实际上，现在的手机芯片大多非常智能，它们能够兼容并处理来自多个全球卫星导航系统的信号，比如中国的北斗、欧洲的伽利略等。

当你使用手机进行导航时，它其实是在综合多个卫星系统的信息，为你提供最准确的定位服务。所以，你的手机是否在使用北斗，关键不在于你听到了什么名字，而在于它的“心脏”——芯片。只要芯片能够接收并解析北斗的信号，那么你的手机就是在用北斗来为你指引方向。

值得一提的是，现在中国市场上的智能手机对北斗的支持度非常高。2023年国内智能手机出货量为2.76亿部，其中 2.69亿部智能手机支持北斗定位功能，占比约98%；支持北斗三号短报文功能的国产智能手机，年销量已经达到数百万部。部分国产新能源汽车也具备北斗定位或短报文通信功能，基于北斗高精度的车道级导航，已覆盖全国超过100座城市的普通道路。

从某种程度上来说，北斗替代GPS将指日可待。国内大部分智能手机厂商都内置了北斗导航芯片，完全不需要下载任何软件。只要手机支持北斗定位，你就可以使用北斗导航。当然，你也可以给你的手机装个测试软件试试，比如“GPS状态”“北斗伴”“AndroiTS GPS Test Pro”等等，就能查看当前卫星状态。

此外，大部分地图软件目前都支持北斗定位，例如高德地图或百度地图。

虽然人们可能对GPS的应用更为熟知，但可以预见的是，北斗卫星导航系统的应用前景将愈发广阔，其市场版图势必持续扩张。同时，依托于其不断强化的创新能力与发展潜力，北斗系统将有力推动社会经济效益的显著提升，在GPS长期主导的市场中稳步“开疆拓土”，为全球用户带来更加精准、高效、多元的定位导航服务新体验。

参考资料：

1. 《调整北斗定位优先级，北斗有望取代GPS?》，来源：物联传媒，作者：朝霞；

2. 《中国北斗与美国GPS差距有多大？核心数据曝光，日媒惊叹》，来源：每日经济新闻；

3. 《42页PPT，彻底看懂北斗卫星导航系统！》，来源：鲜枣课堂；

4. 《GPS工作原理》，来源：北斗卫星导航系统网站；

5. 《好消息！北斗高精度定位服务已进入大众手机，精度可达2到3米》，来源：北京日报；

6. 《[科普中国]-北斗导航定位卫星系统》，来源：科普中国，内容贡献者：徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学；

7. 《全球导航，中国北斗已和美国GPS并驾齐驱》，来源：科普中国。