同为导航系统,为何GPS只需24颗卫星,“北斗”却要55颗?
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2024-05-20 12:26:35
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原标题:同为导航系统,为何GPS只需24颗卫星,“北斗”却要55颗?

众所周知,GPS(全球定位系统)和中国“北斗”,是世界上两大主要卫星导航系统,分别由美国和中国独立研发建设。它们性能先进,都已经实现了全球覆盖。让人纳闷的是,同为卫星导航系统,为何两者的卫星数量有很大的差异呢?

首先,GPS是20世纪70年代研发,耗时20年,投入了200多亿美元建成。旨在为全球用户提供海陆空准确的位置和时间信息。GPS系统目前由24颗工作卫星组成,这些卫星分布在近地球轨道上,通过接收用户信号并发回定位信息,实现全球定位和导航功能。GPS系统在军事、民用、科研等领域有广泛的应用,包括车辆导航、航空航海、灾害救援等。

而北斗是中国自主研发建设的卫星导航系统,在上世纪80年代开始探索,90年代进入研发建设,2020年正式开通,共发射了55颗卫星完成了组网,2023年5月,又成功发射了第56颗卫星。其旨在为全球用户提供高精度的定位、导航和授时服务。而且它还具备了短报文通信能力,授时精度10纳秒,测速精度0.2米/秒。

北斗系统采用了三代、三步走的发展战略,2000年北斗一号系统建成,此时已经满足了国内和周边国家的导航定位需求。2012年北斗二号系统建成,覆盖范围扩大到亚太地区。2018年北斗三号建成,提供全球服务。2020年最后一颗卫星发射成功,完成组网。这些卫星能够提供更全面、更精确的导航覆盖和服务。目前已经有137个国家和我们展开合作。

为什么美国GPS只需要24颗卫星,而中国北斗需要55颗卫星呢?这主要涉及到两个方面因素:轨道位置和卫星布局的不同。

首先是轨道位置的影响。GPS系统的卫星主要采用中等轨道卫星(MEO)和地球同步轨道(GEO),这种轨道位置能够覆盖全球范围内的导航需求,通过较少数量的卫星就能实现全球导航覆盖。毕竟美国最先发射卫星,有最大的选择权,可以选择最近的近地球轨道。

而北斗系统的卫星主要采用了倾斜地球同步轨道(IGSO)和中圆轨道(MEO),这种轨道设计可以提供更广泛和更密集的导航覆盖,但也需要更多的卫星来实现全面覆盖。而且它们距离地球远,轨道变长,所以需要更多的卫星才能完成辐射覆盖。要知道,在我们之前,俄罗斯,欧盟都先一步发射了自己的卫星,所以留给我们选择的轨道不多。

其次是卫星布局的不同。GPS系统的卫星布局比较均匀,覆盖全球各个区域,可以通过相对较少的卫星实现全球导航服务。其每条轨道布局4颗卫星。而北斗系统的卫星布局更加密集和多样化,旨在提供更高精度和更可靠的导航服务,因此需要更多的卫星来完成系统组网和覆盖。而且我们卫星有运动状态,非运动状态两种。美国的全是运动状态。我国如此设计,就是考虑到后续的系统升级以及卫星寿命问题。

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