GPS卫星数量只有24颗,为何北斗系统却比GPS多出11颗?

这个问题我可以回答一下。

首先,目前在太空中的GPS卫星的数量不是24颗,而是32颗。

24颗只是为了进行全球定位而需要的最小卫星的数量,多出来的那几颗卫星,一方面是用来作备份的,防止某些卫星失效而让地球上某些区域的导航出现故障,另一方面这些卫星还可以增加卫星定位的精度。

那么北斗定位系统为什么会需要35颗卫星呢?这主要是因为三方面的原因:

1,北斗卫星的轨道位置更高一些,并且跟GPS卫星的排布顺序不一样。

GPS卫星是分成六个轨道,每个轨道上有4颗卫星,所以一共需要24颗卫星;而北斗卫星是分成三个轨道,每个轨道上9颗卫星,所以一共需要27颗卫星。至于说为什么要采用3*7的更高的轨道,这其中有很多原因,此处不细说。

2,北斗卫星系统由于历史原因,所以需要有几颗卫星先“打头阵”。

众所周知,北斗卫星定位最主要是为了军事用途,而且是后起之秀,如果我们跟GPS卫星一样一定要发射满24颗卫星才能够实现全球定位(发射完可能需要几年甚至十几年的时间,毕竟有些时候新卫星还没发射上去,老卫星寿命就到了),那么这段时间里面国家安全如何保障?如何跟伽利略和格洛纳斯这样的其他国家的定位系统争夺市场?

所以北斗卫星想出来一个绝招:先发射三颗一直在中国上空转的卫星,这样就可以先提供定位了——这就是所谓的倾斜同步轨道卫星,这些卫星的运动轨迹配合上地球的自转,在地球上的人看来,这些卫星就是在中国上空转,可以在仅有三颗卫星的情况下实现中国本土的卫星定位。【下图就是倾斜同步轨道卫星行进的轨道,可以看到,基本上就是在中国上空打转】

3,北斗需要同步卫星轨道实现短报互文功能。

北斗有一个GPS没有的功能,那就是“短报互文”,简单说你可以通过北斗卫星发送短信。而为了提供一个稳定的信号源,所以我们需要“同步轨道卫星”,让这些卫星的转动速度跟地球自转一样,这样我们在地球上看,这几颗卫星就是“不动”的。这样的卫星就是所谓的“同步轨道卫星”,一共有5颗。

所以说,北斗卫星总共有27+3+5=35颗卫星。

最后,我们可以看一下下面这张图里面两个卫星定位系统的区别。我们可以看到,北斗最外面的蓝色线是3颗倾斜同步轨道卫星,中间白色的是同步轨道卫星,最里面的黄色的则是真正用来进行常规定位导航的中轨道卫星。

以前官方说北斗可以上下行,比GPS多了上行功能,可以用来发短信。可以用来海事联系和求救。但是现在用的最多的是给海外用户远距离操控无人机作战的。现在多了十几颗卫星,反正我不信他们仅仅是为了把定位精度从20厘米精确到5厘米。

首先说两点,第一,现在的GPS卫星基本星座不是24颗了,可以看成是一个27星星座。当然,它在轨服务的卫星更多,通常在30颗以上。第二,现在的北斗三代系统的基本星座也不是35颗卫星了,而是经过简化的30颗卫星的星座。即便如此,北斗三代星座的卫星数量也超过GPS。为什么?其实这是一个比较复杂的问题。

目前,美国GPS,俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略卫星导航定位系统星座只使用中圆轨道。GPS星座最初共有24颗卫星,分布在中圆轨道(MEO)的6个轨道平面上,每个平面分布4个卫星。每颗卫星每天绕地球两次,这个24个位置的布置可以确保用户几乎可以从地球上任何一点观看至少4颗卫星。这是一部GPS定位终端能够有效计算出自身位置的最少卫星数量。美国空军在过去几年中一直确保超出24颗卫星(通常31颗)在轨正常运行,以便在基准卫星服务中段或退役时维持覆盖范围,并改善精度。2011年6月,美国空军成功完成了被称为“可扩展24”配置的GPS星座扩展。这次扩展中,6颗卫星被重新定位,以便让3颗卫星成为基本星座的一部分。因此,GPS现在可以看成一个27星星座。欧洲的伽利略系统同样是27星星座,而俄罗斯的格洛纳斯则是24颗中圆轨道卫星。

GPS卫星运行图,地面通常可以观察到7颗以上卫星。

北斗三号标准星座组网完成后需要30颗卫星,其中MEO卫星24颗,倾斜地球同步轨道卫星和颗地球静止轨道卫星各3颗。如果未来发射备份星,数量会更大。

北斗三号30颗组网卫星的星座还是经过进一步精简的卫星数量,按照2012年公布的计划,当时计划发射35颗组网卫星,包括5颗GEO卫星,27颗MEO卫星和3颗IGSO卫星组成。最新的组网计划对原来的计划进行了精简。尽管如此,北斗导航系统星座仍然是世界上最复杂、数量最多的。

在北斗三号中,地球静止轨道卫星具备有源定位、导航和授时,无源定位、导航和授时,短报文通信3种服务功能,而中圆轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星只具有无源定位、导航和授时功能。星座中由于有了地球静止轨道卫星,才保证了有源定位、导航和授时服务,以及短报文通信和位置报告功能。

所以说,为了保证与北斗二号的兼容,并继承之前的短报文服务,北斗三号实际上是将两种定位体制(有源与无源)外加短报文服务融为一体,并扩大为全球覆盖,轨道系统复杂也就在所难免了。

从几何学上说,3颗为性能即可定位。但是由于手持终端机时钟误差需要消除,所以需要4颗卫星定位。

需要看到的是,这种多功能,是在多发射卫星的前提下实现的。与北斗一号的一星双用,充分利用转发器资源还不太相同。

北斗三号为了实现短消息发送和有源定位,是专门发射了高轨道卫星。但实际上,能不能发短消息或者语音、数据,很大程度上取决于用户终端。目前,中国已经建设了具有中国版海事卫星电话之称的天通卫星移动通信系统,其客户终端当然也可以具备导航功能。到底是需要一个可以发短消息的导航终端好,还是一个可以定位并能够发送短消息、语音、数据的通信终端更好,恐怕并不难选择。

未来北斗三号会不会有第四步,进一步精简卫星数量,我们不得而知。但是至少目前,GEO和IGSO的卫星数量,已经比早期的计划有所精简了。但总体上说,北斗系统的轨道设计,是经过不断迭代更改的,凝聚了无数科研人员的智慧和勇气,也是根据我国特有的国情制定的。

好的卫星轨道都被美国以及其他国家占用了,我们必须找一个不同轨道,不同高度的位置。我们的轨道只能更高,轨道直径大了,自然需要更多的卫星来组网。

好位置都被别人占了,要达到设定的高度只能增加卫星数量

美国GPS是向全球各地实时、全天候提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。整个系统由分布在6个轨道上的24颗卫星组成,在世界生活的各个领域有着举足轻重的作用。

我国的北斗系统起步比GPS晚,2020年全球组网完成提供导航定位通信服务。可是空间段卫星却比GPS多出11颗,这是什么原因呢?

一、北斗系统与GPS导航定位采用的技术不同,需要更多卫星保障导航定位的精准度。

在导航定位测距技术上,GPS采用包括伪距单点定位、载波相位定位和实时差分定位技术。

我国北斗导航定位系统是用测量导航参数的几何原理进行,分别采用多普勒测速定位和时间测距导航定位两种技术来完成。

两种技术相比,我国北斗系统需更多数量卫星来保障导航定位的稳定性和精准度,这是重要原因之一。

二、北斗系统起步晚、空间无中段轨道提供,只能选择远距离的高轨道投放卫星。

GPS前身是军方研制的子午仪卫星定位系统,耗资几百亿美元于1958年研制成功,1964年投入使用、1994年3月布署完成。即在20000千米左右空间轨道上,每轨道4颗、六根轨道共24颗卫星互成60度布署组网。运行周期11时58分、轨道倾角55度。

我国2000年发射第一颗定位卫星,2012年北斗二号亚太区域组网、2020年北斗三号全球组网。在航天空间段共有卫星总量55颗,规模上超过GPS。

因无中轨卫星轨道提供,所以北斗系统由3颗GEO卫星布署在35786千米轨道,定点分别是东经80度、110.5度、140度;有3颗iGSO卫星布署在35786千米轨道、轨道倾角55度;另外24颗MEO卫星布署在21528千米轨道、轨道倾角55度。

加上北斗二号5颗GEO卫星,高度为35786千米,分别定位东经58.75、80、110.5、140、160度。北斗卫星在航天空间段运用的卫星达到35颗,比GPS多了11颗。

这种混合星座已能充分满足北斗系统为全球提供高中低三种轨道、多个频点的导航定位服务。

三、我国北斗卫星数量多、频段丰富、功能齐全、服务能力强。

我国北斗卫星具有创新设计的服务能力和精度优势,运行稳健、形成数量多的后发优势和发展潜力。

如:北斗卫星具备功能多,是世界上唯一能实现通导遥一体化的卫星系统。具有的RDSS双向通信功能除包括精密定位、通信与导航、精准授时外,还1秒内完成定位和1000字短报文通信服务。且频段丰富、有五个频段为研发图像传输、即时语音通信、音视频传输、拓展PNT功能预留了空间。

在星间测距和数字连接上、北斗系统采用Ka频段取代UHF链路,通过星载多波束载荷、用星间激光链路进行空间轨道卫星的沟通协调。使运动定位精度达到10米,授时精度达10纳秒左右。

北斗在轨卫星的通信速率可在28兆赫波段下达到1Gbps以上、最高可达23Gbps,能满足1000万人次/小时导航定位需要。

北斗卫星带宽3.5GHz、采用60多种码本、有800DB抗干扰能力和备份1300%冗余,充分体现了容量大和传输力强特点,可为互联网提供星地一体的宽带通信服务、架设一条智能的星地间“高速公路”。

所以,北斗系统在空间段比GPS多11颗卫星,是适应我国北斗卫星系统的自身技术、应用发展需求的。

北斗三号是30颗,其中27颗用于定位,其他三颗用于播发卫星差分产品。谢谢。

系统不同,精度目标和性能参数不同,北斗星座群目标36颗。组网卫星因试验升级,在轨周期等问题也需要更新换代,所以总发射数量会比目标颗数多。

北斗卫星信号必须要专有地面站发射信号,北斗接受后再反弹信号工作原理,GPS系统只要接受信号解密就好用了,所以北斗卫星生活设置还是不能使用,可以用测试软件搜到信号但还是不能正真使用

明明一个人可以做的事,偏偏安排两个人的职位

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