北斗系统“三步走”发展历程中的前世
1957，10年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，开启了人类的太空时代。美国对此密切关注。数学家威廉·盖伊和物理学家乔治·威芬巴赫在霍普金斯大学应用物理实验室发现了一个现象:苏联发射的这颗卫星的频率会发生一定程度的偏移。经过研究，他们终于发现这是相对运动引起的多普勒频移效应。随后，两位科学家进行了一项实验研究，发现如果在地面设置多个接收器，可以根据接收到的不同频差的信号计算出卫星的具体位置。他们非常高兴地告诉实验室主任弗兰克·麦克卢尔，他们已经实现了苏联卫星的多普勒定位和跟踪。
当时弗兰克主任正在做一项海军研究，内容是如何在茫茫大海中定位军舰的具体位置。听完两位科学家的汇报，他眼睛一亮:既然你能查出卫星在哪里，那你把问题倒过来，卫星也能查出你在哪里。这为他研究当时海军战舰的定位开辟了道路。GPS系统就是根据这个思路启动的。
GPS项目推广首先急需解决的问题是卫星应该采用哪种轨道:低、中、高？如果采用低轨道:精度比较高，但是需要200颗卫星覆盖全球，这么庞大的工程实在是负担不起。那么如果采用高轨道，理论上三颗卫星可以覆盖全球。但是除了高轨卫星发射困难之外，定位精度也会低很多。所以中轨是一个相对折中的方案，只覆盖全球24到36颗卫星。但由于轨道是运动的，即使地面上的物体不动，它相对于卫星的速度也是很大的，所以可以充分利用多普勒频移法。基于以上综合考虑，美国选择了24颗卫星的中轨方案，第一颗在1978发射，整个系统在1995投入运行。现在有30颗卫星，分为军用和民用定位两种模式，其中民用模式向全球开放。
值得注意的是，利用多普勒效应进行定位是早期的做法，现在主要的方法是使用极其精确的原子钟。通过测量信号和从卫星到物体的时间，可以确定它们之间的距离。物体的位置由三个或更多这样的距离来确定。多普勒效应现在只是作为一种辅助手段。
美国投入巨资的GPS系统，全世界都可以免费使用。这是因为免费的GPS系统一定会在全球形成一个巨大的市场，依托这个系统会产生新的国际产业，形成强大的国家软实力。所以GPS免费符合美国的国家利益。
免费GPS在全世界都是民生福利，但在军事上却是挑战。对于美国的敌对国家，当然也可以在他们的军机和军舰上安装GPS系统。当然，他们安装的GPS系统只是民用系统，其精度比美军用的要差十倍。更重要的是，万一这个国家跟美国开战，美国给你停了GPS系统，那就成了瞎子，搞不清方向和目标；更可怕的是，如果美国给你发了一个欺骗码，那么你瞄准美国的导弹可能会飞向你的身体。所以其他国家的军备一定不能用美国的GPS。一旦他们产生依赖性，后果将不堪设想。
因此，有必要开发自己的定位导航系统。当然，发展自己的定位导航系统只是少数大国的权利。因为全球定位导航系统真的比太浩大。综合国力弱的小国根本承受不起。
事实上，从上世纪70年代开始，中国就提出了“新四星”计划。20世纪80年代初，以两弹一星之父陈芳允院士为首的专家组提出了双星定位方案，被认为是当时的最佳方案。但由于经济条件等原因，拖了十年。直到1991，中国人被海湾战争惊醒，GPS系统在美国的应用非常成功。当时的决策者深刻认识到，未来的战争必须依靠这项技术。于是，搁置了十年的双星定位方案立即启动。
从上世纪90年代开始研制北斗系统，发展战略基于三步走:先主动，后被动。首先是地区性的，然后是全球性的。先后建成北斗-1、北斗-2、北斗-3系统，建成了中国特色的卫星导航系统。北斗系统三步走建设是结合我国不同阶段技术经济发展实际提出的发展路线。
第一步，建设北斗一号系统，也叫北斗卫星导航试验系统，实现卫星导航从无到有。65438-0994，北斗一号系统建设正式启动。2000年，发射两颗地球静止轨道卫星的北斗一号系统建成并投入使用。2003年，发射了第三颗地球静止轨道卫星，以进一步提高系统性能。北斗一号系统的建成迈出了探索性的第一步，初步满足了我国及周边地区的定位、导航和授时需求。当时采用的是主动定位系统，也就是说用户需要发射一个信号系统来定位。这个过程依赖于卫星转发器，所以存在时间延迟，容量有限，不能满足高动态需求。
当时官方宣称北斗一号兼具通信和定位的独特优势，但通信功能比国际海事卫星组织差很多，定位功能也比GPS差很多。尽管如此，北斗一号已经达到了设计目标，在工程上非常成功。没有Inmarsat和GPS系统，能定位能通信的北斗一号简直是光芒四射。但问题是北斗一代出来的时候，这两个卫星系统已经相当成熟了。在他们的对比下，北斗一号的体验相对较差，那么接下来该怎么办？
这个时候，中国看中了欧洲的伽利略计划，这是欧洲国家联合开发的全球定位导航卫星系统项目。当时欧洲有技术，但缺钱。而中国因为北斗一号系统不够强大而担心，自然两家一拍即合。据悉，中国加入伽利略计划时，他慷慨地直接支付了2亿欧元的入场费。但是，交了钱之后，中国越来越觉得不对劲。欧洲实际上带来了日本和印度。他们付的钱少，但权力大。多花点钱问题不大。关键是这两个国家是我们军事上要防范的。我们应该在军事上和他们使用相同的系统吗？中国发现不对劲就下定决心退出。辞职后单干，开始研发北斗二号。
北斗二号系统，从主动定位到被动定位，区域导航服务亚太。2004年，北斗二号系统建设启动。北斗二号创新性地构建了中高轨道混合星座架构，到2012，完成了14颗卫星的发射组网。北斗二号系统兼容北斗一号有源定位系统，增加无源定位系统。也就是说，用户不需要自己发射信号，只需要接收信号就可以定位并解决用户容量限制，满足了高动态需求。北斗二号系统的建成不仅服务于中国，还将为亚太地区的用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
当时北斗二号应用的轨道和频率与欧洲的伽利略一致。这就不可避免地遇到了卫星轨道和频率竞争的位置。卫星轨道和空间频率是人类共有的资源，如何分配？国际规则既不是按国家划分，也不是按人口划分，而是谁先占着谁算。5438年6月+2005年2月，伽利略计划的第一颗卫星上天了，但是没有开。只是占据了轨道，没有占据频率。不开频的主要原因是欧洲缺钱，没钱开。随后，中国的北斗二号卫星也上天了，一上去就开频率，现在既占轨道又占频率。欧洲的伽利略慢慢摆弄，中国的北斗一颗颗卫星不停发射，后来一箭双星。伽利略和北斗二代部分频率重叠，双方都向国际电信联盟备案。谁先拿谁就拿。中国的快速发展吸引了欧洲的目光。我想通过美国向中国施压，要求中国放慢脚步等等。中国当然无视欧美的抗议，继续按照既定节奏发射卫星。
第三步，建设北斗三号系统，建立星间链路，实现全球组网。2009年启动北斗三号系统建设，到2020年将发射30颗卫星，全面建成北斗三号系统。最近发射的卫星是北斗全球卫星导航系统星座部署的最后一颗卫星。北斗三号在北斗二号的基础上进一步提高了性能，扩展了功能，为全球用户提供定位、导航、授时、全球短报文通信和国际搜救等服务。同时在中国及周边地区提供星基增强、地基增强、精确单点定位和区域短报文通信服务。目前，北斗的服务由北斗二号系统和北斗三号系统共同提供，2020年后将以北斗三号系统为主。