北斗衛星導航定位系統詳解

北斗衛星導航系統空間段計劃由35顆衛星組成，包括5顆靜止軌道衛星、27顆中地球軌道衛星、3顆傾斜同步軌道衛星。5顆靜止軌道衛星定點位置為東經58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球軌道衛星運行在3個軌道面上，軌道面之間為相隔120°均勻分布。

下面解釋下地球靜止軌道衛星與地球同步軌道衛星的區別：

1、軌道傾角不同　　地球靜止軌道傾角為零，即一定在赤道平面上，而地球同步軌道平面不一定。　　2、看到的現象　　地球靜止軌道上對觀察者來說始終位於相同位置；地球同步軌道的衛星對觀察者來說，每天相同時刻的方向相同，但位置可以運動。　　3、點軌跡　　地球靜止衛星的星下點軌跡是一個點，地球同步衛星的星下點軌跡是一條8字形的封閉曲線。　　兩種軌道的定義：　　地球靜止軌道衛星：　　圓形軌道與赤道面重合，與地球同步運轉，對地相對靜止的衛星。也即傾角為零的圓形同步地球軌道衛星。　 同步軌道衛星：　　同步軌道（Sun-synchronous orbit 或 Heliosynchronous orbit）指的就是衛星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的取向，軌道的傾角（軌道平面與赤道平面的夾角）接近90度，衛星要在兩極附近通過，因此又稱之為近極地太陽同步衛星軌道。為使軌道平面始終與太陽保持固定的取向，因此軌道平面每天平均向地球公轉方向（自西向東）（即360度/年）。

總得來說就是靜止軌道是同步軌道的一種。同步軌道是指軌道周期和地球自轉周期相同的軌道，軌道高度大約三萬六千公里，或者說軌道的半長軸為42164公里。靜止軌道的軌道傾角為0，是圓軌道，星下點固定於赤道，相對地球靜止。如果軌道傾角不為0，或者為橢圓軌道，則仍然與地球自轉同步，但星下點不固定，而是呈現8字型軌跡。靜止軌道適用於通訊和信號轉發，地面的天線指向固定，不需要跟蹤。非靜止的同步軌道無法做到天線指向固定，但指向範圍變化不大，也比較有規律，因此也用於通訊和導航。

北斗衛星的定位原理：

衛星導航系統是由一定數量分布的衛星，包括衛星的高度、衛星的傾角、衛星的軌道組成的空間部分，這個叫做衛星星座，比如GPS是由24顆組成的，叫做中軌衛星MEO。還有一部分是地面監測站不斷觀測所有的衛星，對所有衛星計算軌道，計算鐘差。

北斗衛星定位系統的剛開始的兩大問題：通過監測站將軌道、鐘差參數注入到衛星，用戶接收機利用衛星發播的測距信號測距，依靠衛星的位置，用測量的距離解算自身的位置。對於繞地球的GPS衛星是中軌道衛星，東西旋轉。對於這樣監測站要全球分布。還有就是星載原子鐘相對滯後，依靠衛星的位置，通過測距來解算定位，測距怎麼測，就是依靠信號傳播的距離，距離=傳播時間×光速，如果數字錯一點，那個誤差就大多了。所以對於星上的鐘，所有的信號都是根據鍾來發播的，那就要求很穩定的星載原子鐘，那就是10的13次方，大約就是百萬年差一秒。

北斗首先發射3顆傾斜同步軌道衛星，這些傾斜同步軌道衛星高度和地球同步衛星類似，繞地球一周也是24小時，但是軌道並不正好在赤道上，而是和地球赤道面有個夾角。這種衛星在地球固定一個位置看到的軌跡是這樣的類似於日行線的形狀，同經線平行的一個8字形。這3顆衛星雖然不是完全同地面靜止，但是大部分時候中國境內仍然能看到，所以對系統立即可用幫助很大。

北斗除了像GPS一樣用無源接收機工作之外，還有兩個獨到的功能，就是用有源接收機（接收機主動發信號給衛星）和收發短報文（衛星簡訊）功能。最後還有5顆地球同步軌道衛星就是主要針對這兩個功能都要求發上去的。當然，這5顆星也支持無源定位方式。

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