星链和gps的区别（最担心的事还是发生了）

随着马斯克“天网”启动时间越来越近，越来越多的人担心星链网卫星可能会用于军事领域，一些人甚至相信星链网卫星可用于高精度定位，为飞机、导弹提供更精确的打击能力。不幸的是，这些担心是有道理的，最新的研究已经表明，星链网可以替代GPS定位服务，精度也将超过民用GPS的10倍，而且不容易受到干扰。

GPS全称为全球卫星定位系统（Global Positioning System），是美国军方研制维护的卫星导航系统，由31颗中轨道卫星（20180公里）组成，1994年全面建成。GPS最初用于军事领域，民用信号被故意干扰以降低定位精度，但2000年后完全取消了对民用信号的干扰，GPS也迅速占领了全球卫星定位市场，被广泛应用于人们生活的方方面面。

GPS不断发出包含自身位置及精确时间的信号，地面的接收器通过这些信号来计算自己的位置，通常误差在几米之内，精度最高可达到30厘米。

然而GPS也有弱点，那就是在2万多公里的轨道上，距离太远，信号到达地面时非常微弱，很容易被意外干扰，甚至可以通过电子战故意欺骗，导致其定位错误，甚至被误导获得假的位置信息。

美国军方严重依赖于GPS，可以说没有GPS恐怕连仗都没法打，所以一直在寻求更好的定位导航办法。SpaceX公司的星链网计划出来后，美国陆军就提供了数百万美元的资金，委托德克萨斯大学奥斯汀分校无线电导航实验室进行研究，希望利用这些低轨道卫星提供更精确的定位服务。

事实上利用低轨道卫星导航并不是新鲜事，早在上世纪60年代，美国就利用地球上空1100公里轨道上的航天器，为海军舰艇和潜艇提供位置信息。低轨道卫星的优点非常明显，其发射的信号极强，超过GPS上千倍；但缺点也不遑多让——卫星在轨道上运行极快，每颗卫星只能覆盖一小片区域，需要很多卫星才能建成定位系统。

这就是美国军方想到利用星链网的原因，轨道足够低——低至340公里，高也不过1325公里；数量足够多——建成后将达到12000颗，甚至42000颗。这种低轨道、高密度的卫星，用于打造定位系统可以说适逢其会，极为完美。

于是军方找到了奥斯汀分校的托德·汉弗莱斯（Todd Humphreys）和彼得·伊恩努奇（Peter Iannucci），汉弗莱斯在2008年成立了一家初创公司Coherent Navigati，利用铱星信号打造导航系统，2015年该公司被苹果收购，旨在作为GPS的粗略替代。军方称他们已和SpaceX公司签订协议，希望汉弗莱斯用一年的时间，与SpaceX公司一起研究出使用星链网卫星导航的办法。

一些什么都不可能论者很容易就想当然地认为，GPS卫星全靠昂贵原子钟的超精确时钟授时，才能提供精准的定位服务，马斯克要是把卫星都装上这种原子钟，只怕卫星还没发射就破产了，星链网卫星怎么可能打造成精确定位系统。

这就是什么都不可能论者无法更深刻地思考问题，而只会敲键盘的原因。汉弗莱斯和伊恩努奇发现，GPS卫星的通信速度只有100比特/秒，导致它们无法传输更多的信息，比如关于其实际位置的更新更精确的数据；而星链网卫星通信速度达到了100Mb/秒，可以传输大量数据。

汉弗莱斯认为，他们不用增加硬件，只需通过软件升级，以及同现有GPS信号相结合，就可以将星链网打造成卫星定位和导航系统。这是因为星链网卫星上的GPS接收器精度极高，达到了几厘米，可以让星链网卫星替用户完成繁重的位置计算工作。

根据汉弗莱斯的计算，这种使用即时轨道和时钟数据的星链网低轨道定位系统，将可以让用户的位置精度达到70厘米以内，比现在智能手机、手表和汽车中广泛使用的GPS系统精度要高出10倍左右，而占用星链网的下行带宽不会超过1%，耗电不超过0.5%。

最关键的是，星链网的信号很强，天线的定向也比GPS高10倍左右，所以很难被地面的干扰机干扰或欺骗。

当然，这种低轨道定位也不是没有缺点。由于星链网是商业服务，人烟稀少的高纬度地区在前期可能不会有互联网服务；另外就是要在客户端装上昂贵的GPS芯片，而不是现在用于智能手机和手表的廉价芯片，所以用于普通用户恐怕还有很长的路要走，一些人甚至认为完全是不可能的。

然而在军事领域，这恐怕确实是最完美的解决方案了。低成本（相对建一个备份的GPS系统），抗干扰，信号强，精度高，完全弥补了GPS的短板。当然，任何新技术的出现，不可避免都会和军事应用联系在一起，光担心是没有用的，临渊慕鱼，不如退而结网。

这项研究9月28日发表在预印服务器arXiv上接受同行评议。

arXiv：Fused Low-Earth-Orbit GNSS