中国卫星导航定位协会

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北斗导航系统为何发射数量已达到41颗,不是只需36颗星?
SilentTurbine
2018/11/09 09:24
北斗导航系统想要最后形成全球导航的能力,一共需要35颗卫星(不是题目中说的36颗卫星),但是为什么到现在位置已经发射了41颗导航卫星,却还没有形成全球导航的能力呢?
首先,北斗卫星是分成不同型号的。
北斗卫星系统不是一蹴而就的,而是分成北斗一号、北斗二号、北斗三号三个不同的型号【如下图所示】。其中北斗一号是用来进行试验并且抢占通讯频道的;北斗二号在北斗一号的基础上进一步进行试验,并且提高北斗导航的精度;等到前面两个型号的北斗卫星打好基础之后,北斗三号才上线,最后的35颗卫星的完全体还是要依靠北斗三号来完成。
而只要看一下这41颗卫星的组成,北斗一号因为是试验卫星,而且现在已经停止工作,所以没有计算在内;北斗二号一共发射了19颗,而北斗三号才刚刚发射了22颗,离35颗的最终形态还差一些。
其次,35颗卫星不是全部一样,而是有不同的功能,需要依次发射。
规划中,北斗三号的这35颗卫星包括了如下三个部分:
1,中地球轨道,9颗卫星为一组,一共三组共27颗卫星,保证在地球上任意一个位置头顶上都有至少4颗卫星——这些卫星是全球定位的主力军。
2,同步轨道卫星,一共5颗卫星,这五颗卫星在地球上看起来是固定在赤道上方不动的,就好像是灯塔一样。这些卫星是用来提供“短报互文”功能的,简单说就是通过卫星发送短信,这是北斗相对GPS独有的功能。
3,倾斜同步轨道,一共3颗卫星,这三颗卫星虽然也是在地球地球同步轨道上,但是因为不处于赤道上方,在地面上看起来还是有运动的,只是运动的幅度不是特别大,基本上处在中国附近【轨迹如下图所示】,这3颗卫星是最先发送到太空中,首先给中国地区提供导航信号的。
所以说我们可以看到北斗最后的样子如下图所示,最中间的大圆圈就是5颗同步轨道卫星,斜着的三个大圈是3颗倾斜同步轨道卫星,而里面的小圈就是三个轨道共计27颗中轨道卫星。
简单说,先是倾斜轨道卫星打头阵,给中国人民先提供导航,然后再发射中轨道卫星和同步轨道卫星,最终才能够形成全球导航和短报互文的完全体功能。
根据不同的卫星型号和卫星功能,这些卫星发射上去有先后的顺序,前后跨度几十年,甚至于新的卫星还没有发射上天,老的卫星寿命已经到了,所以才会发生35颗卫星可以组网,但是发射了41颗卫星还没有形成全球导航能力的情况。
事实上,相比GPS系统和俄罗斯的格洛纳斯系统,北斗卫星的数量真的已经是很少了。GPS卫星从1978年发射第一颗原型卫星以来,一共经历了两代、6个系列的卫星,现在能够查到的就已经发射60颗卫星,实际上上述的统计数据只是在2014年之前的,因此实际发射数量还远远不止这些;格洛纳斯系统就更加夸张,在上个世纪九十年代之前就发射了超过84颗卫星。
不过因为有北斗二号和已经投入工作的北斗三号卫星打底,北斗系统已经实现了亚太地区的导航能力【服务范围如下图所示】,所以在国内的手机都可以通过北斗卫星提供的定位信号来导航。
现在北斗三号进入密集发射期,预计2020年就可以形成全球导航的能力,一旦35颗卫星全部组网,那么北斗系统最终可以实现全球导航。