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太空精釀：1年10箭18星100％成功！今年北斗建設遠超GPS巔峰
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太空精釀代爾夫特理工大學航天學在讀博士，“啤博士”成員
關鍵字: 北斗衛星導航系統美國GPS系統歐洲咖喱略系統中國北斗導航二、北斗有哪幾個特點？
在我國長期航天技術積累和導航系統技術發展的后發優勢下，我國采取了一套與其他任一導航系統都截然不同的思路。
1.三種軌道
目前另外三個全球衛星定位系統都采用距離地面20000千米左右的中圓衛星軌道，而北斗是唯一采用三種軌道搭配的星座：27顆衛星處在距離地面21500千米的中圓軌道，分布在三個軌道面上，保持55度傾角；5顆衛星采取赤道上空35800千米高的地球靜止軌道；3顆衛星處在地球同步軌道（也接近35800千米高）、保持約55度傾角。
GPS星座（左）和北斗星座（右）的對比（左圖來源：Wikipedia）
這樣帶來一定好處：衛星定位需要接收機收到至少4顆衛星信號。27顆中圓軌道衛星為主力，圍繞地球一圈的軌道周期約為12小時，可以保持對全球范圍內任一點的穩定覆蓋，在任意時間、任意地點觀測到6顆星以上，符合常規衛星定位系統需求。55度傾角的設計，也增加了對人口稠密的地球中低緯度區域覆蓋。
北斗的地球靜止軌道和傾斜同步軌道則是為中國乃至亞太地區特殊定制而來。日本擁有四顆傾斜同步軌道的準天頂系統，用以提高GPS在日本的應用精度，我國相當于在設計之初就有亞太專屬服務。
兩種高軌衛星的軌道周期與地球自轉24小時周期完全同步，因而相對而言5顆衛星靜止在赤道上空，3顆衛星由于傾角設置相對地面做固定周期的運動，投影軌跡始終留在亞太及沿赤道對稱區域，抗遮擋能力強。因而在亞太地區可以幾乎永久保持至少12顆衛星可見，大幅提高該區域定位精度。在配合地面建設的增強基站情況下，實現分米乃至厘米級定位亦很現實。
可以從衛星軌跡在地面投影看出北斗的亞太服務專屬：藍色8字形軌跡為傾斜同步衛星，紅點為地球靜止衛星，綠色為服務全球的中圓軌道衛星（未全部展示）（圖自：參考文獻1）
其中，高軌衛星軌道發射和入軌要求比較高，目前只能執行一箭一星任務。但對于中圓軌道衛星而言，隨著我國遠征系列火箭上面級的逐漸成熟，相當于有了衛星載荷送入太空后的可多次點火啟動“太空擺渡車”，能夠實現一箭雙星，大大提高了效率。因而，今年中8次任務成功部署了16顆中圓軌道衛星，2次任務完成2顆高軌衛星，能夠搭載遠征一號的長三乙火箭也成為了“金牌火箭”。
北斗一箭雙星的功臣：長征三號乙火箭（左）和遠征一號上面級（右）（圖源見水?。?/span>
2. 三種工作頻率
電離層會影響電磁波傳播，是衛星導航定位的最大誤差源，必須消除。電離層的干擾與衛星信號頻率相關，因而采用至少雙頻信號可以構建電離層延遲修正模型最大限度去除這部分干擾因素，對定位精度的提升非常顯著，三頻則可以構建更復雜模型消除高階影響。
此外，在三個頻段上發射也增加了不同信號（軍用、民用）的調制選項，抗干擾能力得到提升，也提高定位可靠性，對于厘米級乃至毫米級定位中最核心的載波相位模糊度解算也大有益處。正因如此，近些年來原本雙頻信號的GPS系統也在擴展成三頻系統?？梢?，北斗的后發優勢不言而喻。
- 原標題：太空精釀：1年10箭18星100％成功！今年北斗建設遠超GPS巔峰 本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯:李泠
- 最后更新: 2018-11-20 10:57:51
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