強大的北鬥系統到底有多少顆衛星?

韋中燊供稿

新華網消息：2019年11月23日8時55分，我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭，以「一箭雙星」方式成功發射第50、51顆北鬥導航衛星。兩顆衛星均屬於中圓地球軌道衛星，是我國目前在建的北鬥三號系統的組網衛星。

（來源：央視網）

引以為傲的北鬥衛星定位導航系統到底有多少顆衛星？這些衛星的軌道是怎麼分布的？衛星定位的基本原理是什麼？北鬥系統都有哪些強大之處呢？

北鬥導航衛星的三種軌道

根據功能的不同，北鬥導航衛星的運行軌道主要分為三種：地球靜止軌道（GEO）、傾斜地球同步軌道（IGSO）和中圓地球軌道（MEO）。

地球靜止軌道（GEO）的位置在赤道上空，與赤道平面共面，軌道高度約36000km，運動周期約為24小時，與地球自轉周期相同。衛星在該軌道上相對地球徑直，從地面上看上去的感覺它們就是始終靜止在固定位置。

傾斜地球同步軌道（IGSO）是軌道面與赤道面有夾角的軌道，也被稱為24小時軌道（將一天的時間近似地看著是24小時）。衛星沿該軌道運行的周期等於地球的自轉周期，且運行方向與地球自轉方向一致。站在地面上，能夠觀察到衛星的運動，甚至在每天的同一時間都能夠在同一個地點看到同一顆衛星。

中圓地球軌道（MEO）則是指距離地面高度約為20000千米（21500千米）衛星軌道。

衛星定位的基本原理

考慮到測量精度等問題，全球衛星定位導航系統採用的定位原理大多都是時間測距導航定位，通俗講就是掐表計時。

衛星傳遞信號的載體是電磁波，電磁波的速度是固定的，只要知道信號從發出到被接收的時間，就能計算出發射端與接收端兩者之間的距離。定位系統中的大多數衛星，其實就是一個個十分精準的計時器，它們能持續不斷地向外發射信號，並精準地記錄每個信號發射的時間。

利用接收器，可以得到接受信號與衛星發出信號的時間差（即時延）。有了這個信息之後，再利用事先設定好的距離公式，就可以確定兩者之間的準確距離。不過，由於距離公式是建立在三維坐標之中的，所以至少需要3個距離公式才可以準確地知道觀測點的三維坐標數據，這就意味著接收機必須同時接收到至少3顆不同衛星傳輸過來的數據。

（圖源：dingjisc.com）

另外，還有一個現實的因素需要考慮，從衛星上發出的信息雖然速度很快，但走過那一段距離之後再被接收機接收，依然是存在一定時間滯後的，也就是接收機接收到的這個信號其實應該是衛星之前某個時刻的位置數據。所以，要想更加準確地定位，還需要藉助第4顆衛星。而北鬥系統的35顆衛星分布，完全可以滿足這些需要。

北鬥系統到底有多少顆衛星？

等到2020年，北鬥系統完全建成的時候，應該有35顆組網衛星。那麼，新聞裡說的第50和51顆北鬥導航衛星又是怎麼回事呢？

北鬥衛星系統的發展其實經過了三代，分別是北鬥一號、北鬥二號和北鬥三號系統。通常所說的北鬥衛星指的是北鬥三號系統，它才是真正的全球定位導航系統。

（圖源：youth.cn）

北鬥一號系統屬於完全的試驗系統，一共只有4顆都已經功成身退，這4顆衛星並沒有在目前的導航衛星序列中。

北鬥二號系統一共包括25顆衛星（除去退役、維修和作為北鬥三號試驗衛星之外，最終組網運行的是16顆），服務範圍主要在亞太地區，屬於試驗系統與全球系統的中間過渡階段。

目前的導航衛星序列就是從該系統的第一顆衛星開始編號的。也就是說，11月23日發射的第50、51編號的導航衛星，其實是北鬥三號系統中的第25和第26顆衛星。這樣看來，距離完整的北鬥三號系統的組建，還差9顆導航衛星。

北鬥導航系統的厲害之處

中國北鬥衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是繼美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）之後第三個成熟的衛星導航系統。其中GPS系統只有24顆衛星，GLONASS系統中有30顆衛星，而北鬥系統的衛星數量是最多的，達到了35顆。

在人們的日常生活方面，北鬥導航系統有著指南針或者精準指示地圖的作用，可以在人們進入陌生地區時，快速而準確地提供一條有效而安全的行走線路。另外，像在天氣預報、道路交通管理、鐵路智能交通、海運和水運、航空運輸、應急救援，甚至對牧民放牧都可以發揮很好的作用。

北鬥系統的軍事功能與GPS類似，可以實現運動目標的定位導航，快速定位武器載具的發射位置，開展戰場人員救助，滿足水上排雷的定位需求等等。

北鬥系統距完全建成還需要一段時間，不過目前組網成功的部分衛星已經發揮了重要的作用，在測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域，產生了顯著的經濟效益和社會效益，特別是在2008年北京奧運會和汶川抗震救災中，都發揮了重要的作用。

覺得內容還不錯的話，給我點個「在看」唄