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【北斗,GPS】是根據(jù)客戶需求而寫的，非常具有代表性，在客戶搜索【北斗,GPS】時(shí)，都能通過我們來了解相關(guān)資訊，而且【北斗,GPS】在客戶有需求時(shí)提供參考意見。

解答五

要這個(gè)問題首先需要先科普下GNSS定位原理：

簡單的來說，就是拿電磁波當(dāng)尺子用，測量到衛(wèi)星之間的距離，然后以衛(wèi)星為球心距離為半徑作球，多個(gè)球交匯處即唯一確定一個(gè)點(diǎn)。

由幾何知識(shí)我們知道，要唯一確定一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)需要有三組到已知點(diǎn)的距離。衛(wèi)星本身可由地面測控站測定軌道，其位置是可以很容易由其廣播的電文推算的，可視為已知點(diǎn)。現(xiàn)在來看距離，基本公式就是距離=時(shí)間差 * 波速，其中波速在真空中就是光速。但問題在于，計(jì)算精確的時(shí)間差需要終端和衛(wèi)星的時(shí)鐘同步，這在只發(fā)不收信號(hào)的GPS系統(tǒng)中是很難做到的（參考計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)原理，需要server回應(yīng)）。為此，需要再額外引入一組方程，以聯(lián)合解算出時(shí)間差。

至此我們知道無源系統(tǒng)定點(diǎn)需要同時(shí)接收3+1顆衛(wèi)星的信號(hào)。

由此得到衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)的基本原則：

在地球上任意位置、任意時(shí)間都要能同時(shí)看見4顆以上衛(wèi)星。

在地球上任意位置、任意時(shí)間都要能同時(shí)看見4顆以上衛(wèi)星。

在地球上任意位置、任意時(shí)間都要能同時(shí)看見4顆以上衛(wèi)星。

軌道高，信號(hào)差、飛得慢、誤差大，但是單星覆蓋廣、壽命長、所需衛(wèi)星少。

軌道低，信號(hào)好、飛得快、誤差小，但是單星覆蓋小、壽命短、所需衛(wèi)星多。

就看你在4星可見的設(shè)計(jì)總原則的基礎(chǔ)上如何去平衡了。最終的目的是要信號(hào)好、誤差小、壽命長、成本低（感覺像是悖論是不是？）

32還是24星都是權(quán)衡的結(jié)果，GNSS是個(gè)集成系統(tǒng)，每個(gè)國家各工業(yè)發(fā)展的不均衡性造成輸入的參數(shù)不一樣，星座設(shè)計(jì)必然就會(huì)不同。

 

解答六

北斗系統(tǒng)和GPS定位方式和原理上一脈相承。GPS由美國設(shè)計(jì)于70年代而成形于90年代，而北斗系統(tǒng)（正式的北斗系統(tǒng)為北斗二代）啟動(dòng)于2004年，實(shí)際上是對(duì)GPS的一個(gè)模仿。

那么可以說，北斗和GPS基本相同，功能上都是為用戶提供位置/時(shí)間信息：用戶持有一臺(tái)導(dǎo)航儀，通過接收GPS/北斗衛(wèi)星信號(hào)，分析出用戶的位置。順便說下北斗二代是無源定位，即知識(shí)導(dǎo)航儀接收衛(wèi)星信號(hào)而不向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，所以沒有短信功能。

在具體實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)在很多方面都是不一樣的，比如其他幾位提到的信號(hào)頻點(diǎn)，衛(wèi)星星座，坐標(biāo)系等等。然而既然這兩個(gè)系統(tǒng)都是以為用戶提供位置為目的，那么核心的差別應(yīng)該是兩個(gè)系統(tǒng)在定位精度上的差別。那么其它的不同，有些是基本上無關(guān)緊要的（比如采用不同的時(shí)間/空間坐標(biāo)系，本質(zhì)上只是一種約定俗成），還有一些主要反映在對(duì)定位精度的影響上。

定位精度當(dāng)然是需求越高越好。那么新發(fā)展出來的北斗在與GPS相比時(shí)的區(qū)別主要在于 1）GPS里一些由于各種原因我們模仿不了的東西，導(dǎo)致定位精度下降。 2） 北斗設(shè)計(jì)上的一些創(chuàng)新和改進(jìn)。

要往下說道具體的實(shí)質(zhì)內(nèi)容之前，得首先大概說一下定位的原理及定位誤差的來源。如果你都了解的話可以跳過下面這段內(nèi)容。

定位的基本原理是通過衛(wèi)星位置和用戶到衛(wèi)星的距離來推算用戶的位置。

 

看上面(b)圖。如果已知衛(wèi)星1的位置和用戶到衛(wèi)星1的距離，就可以知道用戶一定在藍(lán)色的球上的某一點(diǎn)。當(dāng)然由此信息不能確定是在哪一點(diǎn)上，因此還需要知道衛(wèi)星2的位置和用戶到衛(wèi)星2的距離，由此知道用戶一定同時(shí)也在紫色的球上的某一點(diǎn)，連同衛(wèi)星1的信息，就知道用戶在兩個(gè)球相交的圓上面的某一點(diǎn)。然而此時(shí)仍不能確定用戶具體是在圓上的哪一點(diǎn)，因此需要知道第三課衛(wèi)星（圖c）的信息。由此，三顆衛(wèi)星可以確定出用戶的唯一的位置。 ==衛(wèi)星位置。衛(wèi)星位置引入第一個(gè)誤差，即對(duì)衛(wèi)星位置的測量不可能是完全精準(zhǔn)的，衛(wèi)星位置的偏差會(huì)導(dǎo)致最終定位精度的偏差。

==用戶到衛(wèi)星的距離。這個(gè)距離當(dāng)然不能用尺子量，那么給出這個(gè)距離的辦法是從衛(wèi)星發(fā)射電磁波，以光速傳遞到接收機(jī)，然后通過 d = C * (t2 - t1)來求這個(gè)距離，其中t1是衛(wèi)星發(fā)射電磁波的時(shí)間，t2是用戶接收電磁波的時(shí)間。這兩個(gè)時(shí)間要求非常的精確，因?yàn)楣馑貱 = 3后面八個(gè)零，意味著如果時(shí)間t1或t2偏差了0.00000001（8個(gè)零）秒的話，這個(gè)距離d就會(huì)偏差3米。

- t1是由衛(wèi)星上的原子鐘來測量的，因此引入第二個(gè)誤差，即衛(wèi)星原子鐘精度導(dǎo)致的誤差。

- t2是由用戶接收機(jī)上的鐘來測量的，這個(gè)鐘的誤差更大（因?yàn)樵�子鐘造價(jià)高，不能放接收機(jī)上），因此索性就認(rèn)為t2是個(gè)未知數(shù)，通過在多引入一個(gè)方程（即引入第四顆衛(wèi)星）來解這個(gè)未知數(shù)。

第三個(gè)誤差，由衛(wèi)星的分布造成的誤差。需要一些推導(dǎo)，不詳細(xì)說了，結(jié)論就是：上面講了四顆衛(wèi)星可以定位，那么定位精度和這四顆星在空中的分布有關(guān)系，如果四顆星相互距離較遠(yuǎn)（比如一顆在天頂，另外三顆在地平線，并且分別在12點(diǎn)，4點(diǎn)和8點(diǎn)鐘方向），那么定位精度更高一些，如果四顆星都聚在一起（比如都在天頂附近），定位精度會(huì)降低一些。

下面就上面第一二三個(gè)誤差來說北斗GPS的差別。

- 衛(wèi)星位置引入的誤差。要用衛(wèi)星給地面的用戶測量位置，首先要有地面上的監(jiān)測站來測量衛(wèi)星的位置。檢測站的位置是已知的，那么通過上面類似的原理，可以測量衛(wèi)星的位置。可以想象，如果北斗的監(jiān)測站全部都在中國境內(nèi)，那么當(dāng)一顆導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行到南美上空時(shí)，沒有監(jiān)測站可以直接觀測到這顆衛(wèi)星，因此就不能測量它的精確位置（只能通過牛頓定律什么的推出一個(gè)粗略的位置），會(huì)導(dǎo)致定位精度下降。GPS系統(tǒng)依托美國遍布全球的海外領(lǐng)土和軍事基地，各種監(jiān)測站隨便建，不存在這個(gè)問題。

- 原子鐘誤差。貌似我們的原子鐘技術(shù)落后一些，導(dǎo)致這個(gè)誤差北斗略大一些。不懂行，不敢亂說。

- 衛(wèi)星的幾何分布。衛(wèi)星網(wǎng)越密集，用戶可用的衛(wèi)星數(shù)目就越多，因此能達(dá)到更好的衛(wèi)星幾何分布，從而達(dá)到更高的定位精度。這點(diǎn)上北斗在一定程度上是有優(yōu)勢的。

GPS設(shè)計(jì)有24顆衛(wèi)星，分布大概如下圖所示，這種星座設(shè)計(jì)的目標(biāo)是保證全球任何地點(diǎn)，任意時(shí)刻，有至少四顆可見衛(wèi)星。當(dāng)然這四顆衛(wèi)星的分布不一定很好。

 

北斗的衛(wèi)星星座構(gòu)成稍微復(fù)雜點(diǎn)。首先有27顆星是類似于GPS的24顆星的，軌道稍有差別，目的是提供全球覆蓋；此外還有8顆地球同步衛(wèi)星，其中5顆同步靜止在赤道上空，3顆斜同步衛(wèi)星（斜同步即衛(wèi)星維持在同一經(jīng)度上空但并不一直固定在赤道上空）。它們并不是均勻分布在全球，而是都在中國及附近的區(qū)域。 這8顆衛(wèi)星對(duì)于導(dǎo)航定位來說我看來大概有以下幾個(gè)好處：

1. 增加中國及附近區(qū)域的衛(wèi)星數(shù)目，使衛(wèi)星網(wǎng)密度大。

2. 便于監(jiān)測，由國境內(nèi)的監(jiān)測站即可測量他們的位置，因此衛(wèi)星位置精度更高。

3. 便于搜索衛(wèi)星。在導(dǎo)航接收機(jī)初始定位的時(shí)候，并不知道天上哪顆衛(wèi)星是可見的，因此需要漫天搜星，以致延長初次定位所需時(shí)間。而北斗由于有同步衛(wèi)星，則可以先搜索他們，實(shí)現(xiàn)更快的定位。另外，從2012年公布的導(dǎo)航電文來看，同步衛(wèi)星播發(fā)的數(shù)據(jù)碼率更快，因此可以進(jìn)一步減少初次定位時(shí)間。

解答一

GLONASS（俄羅斯的全球定位系統(tǒng)）、GPS（美國）、 COMPASS（即北斗，中國）的一部分和Galileo（歐洲）的衛(wèi)星都運(yùn)行在地球中軌道(MEO)，高度分別為19,100km、20,200km、21,500km

、23222km。別家需要全球覆蓋的的衛(wèi)星數(shù)目分別為24、24和27。先簡單講講GPS。GPS需要24顆衛(wèi)星只是最基本的數(shù)目。這個(gè)數(shù)目可以保證全球每個(gè)地方任何時(shí)刻至少能看見4顆衛(wèi)星，通過4個(gè)方程可以解出空間三維坐標(biāo)和時(shí)間四個(gè)變量。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面有4顆衛(wèi)星。 GPS系統(tǒng)的接收機(jī)都是采用無源定位方式（就是接收機(jī)不需要發(fā)送信號(hào)）。

 

好，下面開始講為什么北斗要35顆：北斗的工作原理和和GPS一樣，而軌道高度比GPS略高比Galileo略低，理論上24顆也能提供GPS一樣的無源定位服務(wù)了——實(shí)際上北斗和伽利略一樣用了27顆地球中軌道衛(wèi)星，一個(gè)原因是因?yàn)樗麄兊能壍栏咭恍�，需要略多�?shù)目保證衛(wèi)星離接收機(jī)不太遠(yuǎn)，另一個(gè)主要原因是這些衛(wèi)星的軌道同GPS不同，只有3個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面9顆，軌道面之間為相隔120°均勻分布。這種分布方式是北斗需要比GPS多3個(gè)衛(wèi)星的原因。慢著——沒完呢，北斗不是35顆嗎，還有8顆哪里去了？

 

這要涉及到衛(wèi)星系統(tǒng)這樣的龐大系統(tǒng)工程的周期問題，上述27顆衛(wèi)星的發(fā)射是漫長的過程，即使是初步覆蓋中國全境也需要20顆左右才能做到，從發(fā)射第一顆到最后一顆中間有可能會(huì)有10——20年的時(shí)間，而且先發(fā)射的使用壽命只有8年——27顆沒有準(zhǔn)備齊呢，老的衛(wèi)星開始往下掉了，顯然這種做法浪費(fèi)太大了，在前十幾年系統(tǒng)根本不能正常使用！如何讓系統(tǒng)盡快工作呢？于是北斗發(fā)明了一個(gè)巧妙的想法——首先發(fā)射3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星，這些傾斜同步軌道衛(wèi)星高度和地球同步衛(wèi)星類似，繞地球一周也是24小時(shí)，但是軌道并不正好在赤道上，而是和地球赤道面有個(gè)夾角。這種衛(wèi)星在地球固定一個(gè)位置看到的軌跡是這樣的類似于日行線的形狀，同經(jīng)線平行的一個(gè)8字形（需要一點(diǎn)兒想象力才能理解）。這3顆衛(wèi)星雖然不是完全同地面靜止，但是大部分時(shí)候中國境內(nèi)仍然能看到，所以對(duì)系統(tǒng)立即可用幫助很大——可是還差5顆呢？

 

這就要回到北斗系統(tǒng)本身來講，北斗除了像GPS一樣用無源接收機(jī)工作之外，還有兩個(gè)獨(dú)到的功能，就是用有源接收機(jī)（接收機(jī)主動(dòng)發(fā)信號(hào)給衛(wèi)星）和收發(fā)短報(bào)文（衛(wèi)星短信）功能。最后還有5顆地球同步軌道衛(wèi)星就是主要針對(duì)這兩個(gè)功能都要求發(fā)上去的。當(dāng)然，這5顆星也支持無源定位方式。下圖就是地球同步軌道衛(wèi)星的照片，可以看到衛(wèi)星真的不動(dòng)，周圍的星星會(huì)在天空劃出軌跡。

 

下圖就是北斗目前的狀態(tài)，以及未來最終的樣子。再強(qiáng)調(diào)一遍：為了能盡早發(fā)揮作用，北斗系統(tǒng)實(shí)際上是（不太嚴(yán)格地）按照上述3（地球同步軌道）、2（地球傾斜軌道）、1（中軌道）的順序發(fā)射部署的，甚至傾斜同步軌道衛(wèi)星發(fā)了4顆。未來理論上來講，只要27顆中地球軌道衛(wèi)星就能完成全球定位功能的覆蓋了，但是3和2兩部分衛(wèi)星主要覆蓋中國及周邊國家，對(duì)于提高國內(nèi)的定位精度和提供特殊服務(wù)（比如衛(wèi)星短信）有重要作用。

 

補(bǔ)充：事實(shí)上目前GPS正在運(yùn)行的也不是24顆，而是有32顆衛(wèi)星；而GLONASS實(shí)際上有29顆。多出來的星除了做備份，還可以增加系統(tǒng)精度，比如GPS可以保證絕大部分地方通常能看到至少9顆衛(wèi)星，能明顯提高定位精度。Galileo目前因?yàn)闅W洲各國扯皮，進(jìn)展緩慢，只放上去4顆（功能不全）的衛(wèi)星，未來什么時(shí)候發(fā)揮作用還是猴年馬月的事情。相比之下中國放上去四五顆衛(wèi)星立即就能提供定位服務(wù)和特殊服務(wù)，加速技術(shù)向市場轉(zhuǎn)化速度，這個(gè)思路還是非常值得稱贊的。所以，中國人還是有創(chuàng)造力的！

不過話說回來，在北斗系統(tǒng)現(xiàn)在每套近萬元的情況下，利用壟斷的力量強(qiáng)制貨運(yùn)車輛安裝這種流氓做法我個(gè)人表示鄙視。要學(xué)到的東西：技術(shù)需要盡早拿到市場上檢驗(yàn)，不要像歐洲人那樣追求完美，最好初期就能開始盈利，若有可能可以借助行政力量，但是未來還是要靠市場運(yùn)作。

再上點(diǎn)兒花絮：谷歌地圖上可以看到所有的衛(wèi)星

 

這些衛(wèi)星的名字：

 

解答二

許其鳳教授的一次演講的文字記錄 許其鳳教授，中國工程院院士，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總工程師。

原文如下：

感謝大會(huì)給我這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，來宣傳一下北斗。

為什么說這樣話呢？這兩年我接觸一些業(yè)務(wù)圈以外的人士，包括用戶。好像他們對(duì)整個(gè)北斗系統(tǒng)的了解不是特別多，或者說不是特別系統(tǒng)，存在了很多問題，所以我覺得宣傳是一方面，建設(shè)也很重要，讓客戶以及更多的人了解北斗，這樣才可以使用。

我主要向大家宣傳衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也就是北斗系統(tǒng)。因?yàn)樵谧�很多都是產(chǎn)業(yè)界的人士，我盡量聯(lián)系一下產(chǎn)業(yè)方面的情況和思路。

我是學(xué)校工作的，通俗講叫做“書呆子”這個(gè)跟產(chǎn)業(yè)不大沾邊，有講的不到位的希望大家理解，同時(shí)也請(qǐng)批評(píng)。

產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是成敗的標(biāo)志，我指的是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成功在于廣泛的應(yīng)用，并且取得效益。這個(gè)效益不僅僅是芯片制造商的效益，也不僅僅是整機(jī)的提供商的效益，還有應(yīng)用在鐵路上，對(duì)鐵路性能的提高產(chǎn)生什么樣的效益，對(duì)大壩監(jiān)測上以及水力發(fā)電有什么效益，我理解這個(gè)是有廣義的。

另外就是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是廣泛應(yīng)用的標(biāo)志，作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)用的方面很多。但是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著廣泛應(yīng)用的程度如何。比如說卡片相機(jī)用的很多，這個(gè)說明數(shù)字?jǐn)z影取得很大的應(yīng)用。現(xiàn)在很多人提出這樣的問題，當(dāng)然可能不是會(huì)議的，會(huì)議的時(shí)候不提，現(xiàn)在 GPS已經(jīng)占領(lǐng)了市場，北斗產(chǎn)業(yè)究竟怎么發(fā)展？說的更直接了當(dāng)一點(diǎn)，不說我的身價(jià)性命，就是這點(diǎn)家當(dāng)投進(jìn)去保險(xiǎn)嗎？這樣的問題我不能回答。我提供北斗的情況，請(qǐng)大家自己做結(jié)論。

關(guān)于GPS占領(lǐng)市場，北斗到底有沒有出路的問題，使我想到彩電的問題。80年代是日本的彩電占領(lǐng)我們國家的市場，那個(gè)時(shí)候只要看彩電不是東芝就是夏普 的，到了90年代國產(chǎn)彩電占領(lǐng)了市場，短短的10年，我們靠什么奪回的市場？一個(gè)是相對(duì)優(yōu)越的性能，我說的相對(duì)優(yōu)越，不是整個(gè)系統(tǒng)的性能完全超過日本，是說在我們中國顯示的更優(yōu)越。

日本彩電因?yàn)槿毡景l(fā)射臺(tái)離的都比較近，接受機(jī)靈敏度不需要很高，信號(hào)強(qiáng)度夠了。但是在80、90年代的時(shí)候，我們國家還不是數(shù)字電視，信號(hào)并不是很強(qiáng)， 距離也比較遠(yuǎn)，因此就出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)。日本的彩電有雪花，我們國產(chǎn)的彩電沒有。優(yōu)越不優(yōu)越？優(yōu)越，老百姓就認(rèn)這個(gè)，其實(shí)這個(gè)就是局部的優(yōu)越，就是靈敏度提高 了。

所以相對(duì)優(yōu)越的性能是可以做到的，還有一個(gè)就是相對(duì)低廉的價(jià)格。彩電是做到了，我想我們的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)應(yīng)該也可以做到。另外是方便快捷的服務(wù)，因?yàn)槲覀兊纳�產(chǎn)商、銷售商就在本地，因此你只要出了問題，你打電話就會(huì)有人來維修。靠著這三條，十年的時(shí)間我們把日本的彩電市場趕走，我們把彩電市場奪回來了。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能，是性能相對(duì)優(yōu)越的基礎(chǔ)，我們說性能要優(yōu)越包括兩個(gè)方面，一個(gè)是我的接收機(jī)、我的用戶系統(tǒng)，我的整個(gè)系統(tǒng)性能好，還有一方面就是產(chǎn)業(yè)界有自主權(quán)的，就是心里有數(shù)的，但是沒有數(shù)的就是整體的性能如何。

關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)怎么樣，有人說不錯(cuò)，又是我們國產(chǎn)的、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、雙贏等等一大堆，如果有人對(duì)我這么說我是不信的，你光給出這樣的結(jié)論和標(biāo)題我信不過，就是得拿出具體的東西，我自己會(huì)判斷，就是究竟有沒有優(yōu)勢，我試圖在這方面做點(diǎn)嘗試，因此我的報(bào)告沒有結(jié)論，我只介紹情況。

在座的專業(yè)可能差距比較大，我簡單把衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)說一遍，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由一定數(shù)量分布的衛(wèi)星，包括衛(wèi)星的高度、衛(wèi)星的傾角、衛(wèi)星的軌道組成的空間部分，這個(gè)叫做衛(wèi)星星座，比如GPS是由24顆組成的，叫做中軌衛(wèi)星MEO。還有一部分是地面監(jiān)測站不斷觀測所有的衛(wèi)星，對(duì)所有衛(wèi)星計(jì)算軌道，計(jì)算鐘差。

通過注入站將軌道、鐘差參數(shù)注入到衛(wèi)星，用戶接收機(jī)利用衛(wèi)星發(fā)播的測距信號(hào)測距，依靠衛(wèi)星的位置，用測量的距離解算自身的位置。如果簡單點(diǎn)就是這三點(diǎn)。

避短揚(yáng)長的北斗星座設(shè)計(jì)，一般都是揚(yáng)長避短，為什么是避短揚(yáng)長呢？這個(gè)是故意的，合適不合適大家來判斷。首先說發(fā)展的瓶頸，我這里側(cè)重講不利條件，這個(gè)也是和大家習(xí)慣不是很一致，首先強(qiáng)調(diào)我們有多少有利條件，然后再想有什么不利條件。作為我的觀點(diǎn)來講，不利條件更重要。

因?yàn)槟懵┑粢粋�(gè)有利的條件，后果很可能是沒能錦上添花的。如果你漏掉一個(gè)不利的條件，后果可能是顛覆性的。作為發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航，因?yàn)槲覀兪呛蟀l(fā)展的，在我們前面有GPS，我們完全可以發(fā)展GPS發(fā)展我們國家自己的系統(tǒng)，我們也學(xué)習(xí)，但是不能完全照搬。全面照搬是最簡單的問題，也是最省事的問題。但是我們學(xué)習(xí)GPS還是遇到一些問題，這個(gè)是很難在全球布設(shè)監(jiān)測站，我們說高精度定軌需要衛(wèi)星全弧段的監(jiān)測。比如我就測一小段，這個(gè)圓畫不準(zhǔn)的。

有一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星位置的誤差，左邊是有監(jiān)測數(shù)據(jù)的，右邊是沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)，完全靠外推的，我觀測一小段推一段，這個(gè)位置誤差會(huì)很大，一旦沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)，誤差會(huì)急劇增加。

對(duì)于繞地球的GPS衛(wèi)星是中軌道衛(wèi)星，東西旋轉(zhuǎn)。對(duì)于這樣監(jiān)測站要全球分布，這一點(diǎn)美國可以做，我們做起來有困難。我們很難做到全球分布。

第二個(gè)問題就是星載原子鐘相對(duì)滯后，依靠衛(wèi)星的位置，通過測距來解算定位，測距怎么測？就是依靠信號(hào)傳播的距離，距離=傳播時(shí)間×光速，如果數(shù)字錯(cuò)一點(diǎn)，那個(gè)誤差就大多了。所以對(duì)于星上的鐘，所有的信號(hào)都是根據(jù)鐘來發(fā)播的，那就要求很穩(wěn)定的度星載原子鐘，那就是10的13次方，大約就是百萬年差一秒。

我們國家星載原子鐘發(fā)展相對(duì)滯后，我們也都從美國、歐洲進(jìn)口很高精度的原子鐘，他們知道我們要搞衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，結(jié)果就禁運(yùn)了，一臺(tái)也不賣給我們。像這樣的兩個(gè)問題，我說可以算是兩個(gè)瓶頸問題，這樣的問題很難在短時(shí)間解決。全球布站，我們很難短時(shí)間內(nèi)發(fā)展，這個(gè)確實(shí)有一定困難。

我們是想試圖從星座設(shè)計(jì)來尋求繞過瓶頸的辦法，當(dāng)然試圖的途徑很多，都曾經(jīng)進(jìn)行過探視，但是這條路我們走通了。

提到星座設(shè)計(jì)我們首先有三種衛(wèi)星軌道，這是全球的圖。一種是中軌衛(wèi)星軌道MEO，高度是兩萬千米，像GPS，計(jì)劃鐘伽利略都是這樣的高度，繞著全球轉(zhuǎn)。

還有一種軌道是同步衛(wèi)星軌道，這個(gè)是3萬6千千米，就是要在赤道面上，同時(shí)要維持這個(gè)高度。同步衛(wèi)星就是跟著地球一起轉(zhuǎn)的高度，只有在這個(gè)高度才能跟地球自轉(zhuǎn)一致起來，從地球上來看就是不動(dòng)的。

還有傾斜軌道的同步衛(wèi)星IGSO，這個(gè)高度同GEO一樣，只不過不在赤道上，GEO是在赤道上，傾斜的角度我們采用是55度，在地面上觀察軌道是像“八 字型的”的軌道，從地面上觀察來講是有不同的特點(diǎn)。MEO是從東到西繞著全球轉(zhuǎn)，GEO衛(wèi)星是始終不動(dòng)的，在我們國家上空發(fā)一個(gè)GEO，我們隨時(shí)隨地都可 以看到的。IGSO衛(wèi)星是南北轉(zhuǎn)，而且有一定的弧度范圍。

我們說如果選擇MEO或者IGSO軌道，如果可能繞過前面講的兩個(gè)瓶頸。因?yàn)檫@兩個(gè)衛(wèi)星不是東西跑，是南北跑，這個(gè)總跑不出我們國家，會(huì)離開我們國家的 境內(nèi)，但是不遠(yuǎn)，我們可以看得見，就是可以監(jiān)測的到。這樣我們就增加了跟蹤弧段，IGSO和GEO我可以跟蹤，如果和GPS一樣的MEO，我們觀測的弧段 那只占全弧段的40%，那個(gè)精度就差了。

在國內(nèi)設(shè)站的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GEO和IGSO的全弧度監(jiān)測，這樣就解決了我們沒有辦法在全球布站的問題，這樣降低了星載原子鐘的要求，要想取得準(zhǔn)確 的時(shí)間，我可以表好，比如說是歐米茄，我也可以天天和中央人民廣播電視臺(tái)對(duì)表，一個(gè)是表好，一個(gè)是勤對(duì)，如果不能勤對(duì)，那就是表好。但是如果GEO和 IGSO我隨時(shí)可以看得見，我隨時(shí)都可以對(duì)表，因此在國內(nèi)設(shè)站的條件下，可以實(shí)現(xiàn)勤對(duì)表。這樣降低了對(duì)星載原子鐘的技術(shù)要求，給我們國家發(fā)展高精度原子鐘 爭取了時(shí)間，不是不發(fā)展，我們還是要發(fā)展。但是想立刻拿出來，這個(gè)拿不出來。這個(gè)不像包餃子，這個(gè)需要一個(gè)國家，有時(shí)候需要十年，甚至更長。國外比我們時(shí) 間還要長，我們必須要一個(gè)發(fā)展的時(shí)間。

我們既然避開了兩個(gè)發(fā)展的瓶頸，我們還要充分發(fā)揮GEO和IGSO的利用率高的特點(diǎn)，我們不是搞全球系統(tǒng)，而是一個(gè)區(qū)域系統(tǒng)，我們一會(huì)可以看到這個(gè)區(qū)域系統(tǒng)究竟有多大。

對(duì)于區(qū)域系統(tǒng)來講，我們說這兩種衛(wèi)星的利用率是可以達(dá)到80%以上的，對(duì)于MEO我們國家的區(qū)域系統(tǒng)來講40%，差了一倍。利用率高就意味著我們可以用比較少的衛(wèi)星來達(dá)到同樣的效能，這個(gè)是劃算的，投入性能比也比較好。

在具體設(shè)計(jì)當(dāng)中，經(jīng)過了很多的探測，五個(gè)GEO和五個(gè)IGSO也就是十個(gè)衛(wèi)星取得了滿意的效果，對(duì)于覆蓋區(qū)域大體上也接近地球的三分之一。

作為北斗二號(hào)，第一期就是區(qū)域系統(tǒng)，第二期就是全球系統(tǒng)。第一期星座就是5GEO+5IGSO。在赤道上分布了五個(gè)紅點(diǎn)，就是地球同步衛(wèi)星，同時(shí)在藍(lán)色的地方是IGSO衛(wèi)星，紅色是不動(dòng)，藍(lán)色是沿著軌道運(yùn)動(dòng)。

如果說按照測距誤差是兩米的話，我們可以達(dá)到，甚至更高一點(diǎn)，我們估計(jì)一下這個(gè)系統(tǒng)究竟怎么樣？我們給了一個(gè)圖，這里分成幾種顏色，綠色、藍(lán)色、紅色， 綠色里面是由數(shù)字組成的。如果是6，這個(gè)就表示24小時(shí)之內(nèi)最大的標(biāo)準(zhǔn)差是6米。藍(lán)色的6，這個(gè)就不是6米了，是定位精度16米，紅色6是26米。我們最 關(guān)心的是橙色的，為什么最關(guān)心這個(gè)呢？這里有很多的藍(lán)色的符號(hào)，都是美軍在我們國家周邊的軍事基地，美軍軍事基地放在這里我們不關(guān)心行嗎？不關(guān)心我們很可 能會(huì)得到和伊拉克、利比亞、科索沃一樣的結(jié)局。所以把最關(guān)心的放在這里，我們基本上6米到7米的樣子，我們精度GPS也是一樣。

剛才我們還講了，采用這種衛(wèi)星是利用率非常高，充分利用了利用率高的特點(diǎn)，其實(shí)這不是最早的方案，最早的方案是采用地球同步衛(wèi)星和美國GPS一樣大MEO衛(wèi)星，這個(gè)方案已經(jīng)上報(bào)給***，而且得到了首肯。

4GEO+12MEO效果是一樣，我們最關(guān)心就是北半球，也就是說用16顆衛(wèi)星還趕不上10顆衛(wèi)星的性能好，就是我們重新發(fā)揮了IGSO和GEO利用率高的特點(diǎn)。總結(jié)起來就是前面的避短揚(yáng)長，避開我們的瓶頸，揚(yáng)長高利用率。

區(qū)域系統(tǒng)有區(qū)域系統(tǒng)的優(yōu)勢，系統(tǒng)級(jí)的廣域差分，這個(gè)是美國人為了降低民用精度搞的SA，這個(gè)就是人為加入軌道誤差和鐘差誤差，就是從30米降低到100 米，美國民用最開始測試是30米，結(jié)果達(dá)到的是20多米。但是美國軍方認(rèn)為這個(gè)不行，因?yàn)槊裼妹绹�人可以用，那世界其他軍方也可以用，那就是降低�?00 米，當(dāng)時(shí)為了解決這個(gè)問題，其實(shí)也是美國先提出來的，就是差分。最后發(fā)現(xiàn)比較好就是廣域差分，廣域差分原理很簡單，就是布測一些參考站，這些站我是精確知 道的，我也是利用GPS定位，利用你不對(duì)我來反求出來衛(wèi)星軌道偏了多少。為了做到這一點(diǎn)，需要建立差分參考站，像我們國家需要20來個(gè)。

另外需要計(jì)算中心，還要通過注入站向地球同步衛(wèi)星發(fā)射，把數(shù)據(jù)發(fā)射給衛(wèi)星，地球同步衛(wèi)星再告訴用戶，這個(gè)同步衛(wèi)星是GPS以外的。參考站觀測衛(wèi)星，通過注入同步衛(wèi)星向用戶發(fā)播修正參數(shù)，精度從100m提高至5m左右。

廣域差分有一個(gè)特點(diǎn)，就是區(qū)域的，不是全球的，我的用戶在監(jiān)測站范圍之內(nèi)用這個(gè)東西，另外是用戶級(jí)的系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)已經(jīng)建成了，如果要增強(qiáng)，就是進(jìn)差 分站搞注入中心，再發(fā)同步衛(wèi)星，但是發(fā)播的信號(hào)是一樣的，所以不是原來的系統(tǒng)級(jí)，是一個(gè)用戶級(jí)的系統(tǒng)。它的功能是可以提高軌道和鐘差的精度。

它只能提供參 考站內(nèi)的用戶，站外就不靈。你是靠站來監(jiān)測衛(wèi)星，求出修正值，我們說MEO衛(wèi)星是東西轉(zhuǎn)的，如果轉(zhuǎn)到東邊，你東邊用戶可以看到這個(gè)衛(wèi)星，但是你監(jiān)測站測不 到這顆衛(wèi)星，因此就沒有修正值，用起來就不太好用，用戶跑到美國在我們這毫無辦法。

美國人像歐洲搞的系統(tǒng)都是這樣，要建立廣域差分系統(tǒng)，需要建立參考站、計(jì)算中心、注入站、同步衛(wèi)星，我們計(jì)算中心有了、導(dǎo)航系統(tǒng)本身有計(jì)算中心，導(dǎo)航系 統(tǒng)本身有注入站，導(dǎo)航系統(tǒng)本身就有五顆地球同步衛(wèi)星，因此我們就建立一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的廣域差分的系統(tǒng)，就在建北斗系統(tǒng)的時(shí)候，就把廣域差分系統(tǒng)融在里面。一般 叫做二級(jí)監(jiān)測站，指的就是這個(gè)。

應(yīng)該說這是我們建成的第一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的廣域差分系統(tǒng)，顯然這個(gè)投資要少的多，性能也會(huì)好的多。同時(shí)不僅僅是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)，只對(duì)北斗進(jìn)行廣域差分服務(wù)，因?yàn)橥?步衛(wèi)星多，因此在信號(hào)編排格式的時(shí)候，既可以為北斗發(fā)播差分信息，也可以為GPS，同樣也可以為伽利略發(fā)播差分信息，就是有可能能夠?yàn)槿齻�(gè)系統(tǒng)服務(wù)的廣域 差分系統(tǒng)。

同時(shí)可以為北斗全覆蓋區(qū)提供差分服務(wù)，就是我們覆蓋區(qū)是比我們國土要大的多的區(qū)域，按照一般的廣域差分你必須在國土內(nèi)。不管用戶在最東邊還是在西邊，你 看到的衛(wèi)星就是十顆IGSO和GEO，這十顆在國內(nèi)監(jiān)測站隨時(shí)隨地都可以監(jiān)測，我可以為廣大的區(qū)域提供廣域差分服務(wù)，這個(gè)是以前的廣域差分系統(tǒng)所沒能做到 的，當(dāng)然只限北斗，對(duì)GPS不靈，對(duì)伽利略也不靈，也就是監(jiān)測站的范圍之內(nèi)，對(duì)北斗可以更廣泛一些。

另外在建設(shè)階段可以規(guī)避一些風(fēng)險(xiǎn)，最主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)就是軌道開始的時(shí)候可能測不準(zhǔn)，我們的鐘差也可能測不準(zhǔn)，廣域可以進(jìn)行很好的修正，可以規(guī)避一時(shí)達(dá)不 到設(shè)計(jì)指標(biāo)所帶來的影響，達(dá)到很好的結(jié)果。正像我們前面講的，在GPS做廣域差分的時(shí)候，我們可以從100 米提高到5米，我們開始做也不至于差到這個(gè)程度，從某種意義上講，這個(gè)是很主要的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的的措施。

我們講到北斗的情況，盡管是很簡略的，我們可以把北斗的特點(diǎn)綜合的講的敘述一下。實(shí)際上衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是很復(fù)雜的系統(tǒng)，有很多方方面面的問題。

第一個(gè)是繞過發(fā)展階段技術(shù)瓶頸，充分利用區(qū)域的有利條件。

第二個(gè)是性能投入比比較高的系統(tǒng)。

第三個(gè)是具有系統(tǒng)級(jí)廣域差分的系統(tǒng)，覆蓋最大的差分導(dǎo)航系統(tǒng)。

另外能夠規(guī)避主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，具有位置報(bào)告的功能。位置報(bào)告北斗1號(hào)就具備，北斗2號(hào)繼續(xù)使用下來。位置報(bào)告就是搞GPS，如果一個(gè)車出去了，我可以知 道我現(xiàn)在在哪？但是我家里不知道，要想讓我家里知道，那就需要通訊設(shè)備。但是作為一個(gè)系統(tǒng)本身，就具備這樣的功能，這個(gè)是很重要的。

如果說我需要位置報(bào)告，需要把我的位置報(bào)告給指揮部，比如我漁船出海了，我需要把位置隨時(shí)報(bào)告給指揮部，如果有臺(tái)風(fēng)指揮部會(huì)隨時(shí)告訴我，這個(gè)就很重要 了。手機(jī)系統(tǒng)到海上都不靈了，因?yàn)闆]有基站，衛(wèi)星系統(tǒng)可以，可以通過衛(wèi)星系統(tǒng)。但是衛(wèi)星設(shè)備有多大呢？GPS用戶機(jī)手掌這么大，GPS輔助設(shè)備大很多，我 說的是衛(wèi)星通訊設(shè)備，而不是手機(jī)。如果沒有基站怎么辦？還有就是很重要的備份手段。

比如說汶川地震的時(shí)候，很多通訊手段不靈了，所以中央不知道汶川震到什么程度，災(zāi)情怎么樣，多大范圍都不知道。最早把消息傳出來的是我們搶險(xiǎn)部隊(duì)帶的北斗接收機(jī)，相當(dāng)于短信發(fā)播出來的，這個(gè)是最早得到的消息。當(dāng)然也有遺憾，這種消息報(bào)了幾天就沒有了，因?yàn)闆]電了。當(dāng)然北斗1號(hào)耗電量比較大，這個(gè)也是不足 的地方，這個(gè)也是具有優(yōu)勢的地方。

北斗是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)三頻發(fā)播的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，美國人GPS現(xiàn)代化要增加一個(gè)頻率，為什么發(fā)播這個(gè)頻率，因?yàn)槊裼糜锰幒艽螅�只有一個(gè)頻率，消除不了電頻層。 當(dāng)然第三頻還有一個(gè)作用就是搜索。盡管美國人第一個(gè)提出來的，但是很可能我們是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)的。美國人這么早提出來，為什么實(shí)現(xiàn)不了呢？這里我猜可有點(diǎn)原 因，因?yàn)槊绹�系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)上去了，壞一個(gè)發(fā)一個(gè)三頻衛(wèi)星上去，要全壞了，那得壞30個(gè)。那倉庫存了十幾、二十個(gè)衛(wèi)星，那些存的衛(wèi)星不是第三代的，不是現(xiàn)代化 的，因此從經(jīng)濟(jì)上考慮，現(xiàn)在把庫存放上去，開始達(dá)到壽命期的衛(wèi)星補(bǔ)發(fā)還不是現(xiàn)代化的，這樣看來可能還需要一段時(shí)間，但是我們現(xiàn)在就是三頻發(fā)射。

剛才說了優(yōu)勢的地方，也有不足的地方。一個(gè)是GEO衛(wèi)星工作期間有斷點(diǎn)，按照規(guī)定GEO需要軌道微調(diào)，因?yàn)樘焐现挥幸粋�(gè)赤道，高度是三萬六千公尺，所有 通訊衛(wèi)星都擠在圓弧上，所以國際電聯(lián)有規(guī)定，每個(gè)衛(wèi)星有一個(gè)規(guī)定，你向左、右不能偏出一度，衛(wèi)星一偏0.1 度，就馬上調(diào)整回來。這是按照規(guī)定要做的，這個(gè)不是我們的事，我們只是遵守。但是有一段時(shí)間會(huì)影響到定軌精度，我們能夠達(dá)到衛(wèi)星導(dǎo)航的系統(tǒng)，需要兩天到三 天的觀測數(shù)據(jù)，但是只要進(jìn)行軌道微調(diào)，這個(gè)從現(xiàn)在開始就不是原來的軌道，而是新的軌道。對(duì)于新的軌道必須觀測兩天到三天的數(shù)據(jù)，你才能訂出比較準(zhǔn)確的有滿 足條件。那這三天你衛(wèi)星怎么辦？這衛(wèi)星不能用了，這就是一個(gè)問題。

對(duì)于這個(gè)問題，現(xiàn)在的辦法就是快速定軌，就是精度差這么一點(diǎn)，但是我也能用，而且這個(gè)工作還再繼續(xù)進(jìn)行，我們爭取更短的時(shí)間，使得工作的斷點(diǎn)盡量縮短。 我們通過系統(tǒng)級(jí)廣域差分，新軌道廣域差分不需要很長的時(shí)間，很短時(shí)間就可以測出來，甚至幾秒鐘就可以測出來，這時(shí)候一旦發(fā)生軌道微調(diào)，我就可以用這套系統(tǒng) 及時(shí)發(fā)布修正值，這個(gè)需要更高的數(shù)據(jù)更新率，原來就不太適用，這個(gè)是可以解決的技術(shù)。

第二位置報(bào)告或者短信通信含有小功率的發(fā)射，這個(gè)比北斗1號(hào)壓縮更短了，而且資源有限。我們?cè)诒倍?號(hào)宣傳的時(shí)候講，通訊可以進(jìn)行短報(bào)文，用戶真的發(fā)展 起來，你會(huì)發(fā)現(xiàn)不夠用。那時(shí)候說是150萬/小時(shí)次服務(wù)，但是我們時(shí)間每小時(shí)的數(shù)還除3600秒，就是每秒可以服務(wù)多少，這樣的容量大家都用，都用就塞滿 了，就服務(wù)不了。北斗2號(hào)同步衛(wèi)星5個(gè)，另外在報(bào)文上可以做點(diǎn)文章。

還有一個(gè)問題，因?yàn)榘l(fā)射功率，就容易暴露。從軍事來講容易被對(duì)方偵查到，或者有被偵查到的可能。再有就是功耗體積都不容易下來，解決辦法就是按需求分 配。并不是所有的用戶都需要報(bào)告，并不是所有的用戶都需要短信，你不必都拿這種接受器，也不必都生產(chǎn)這種接受器，而且我也不是每秒都來發(fā)報(bào)，或者每分鐘都 報(bào)告，你汽車跑出去了，三五分鐘報(bào)告一次足夠了，有的甚至半小時(shí)都沒有動(dòng)。比如我指揮全球的系統(tǒng)，就沒有必要幾秒鐘報(bào)告一次，這個(gè)也是按需求分配。另外合 理的控制和利用資源，這個(gè)資源是有限的，就是怎么樣合理的控制。

比如普遍的短信不能發(fā)了，這個(gè)不是笑話，真有這種事。還有局部地區(qū)功率增強(qiáng)遜于GPS，我在天津地區(qū)的信號(hào)可以增強(qiáng)，GPS可以增強(qiáng)30分貝，我們只可以增強(qiáng)15分貝的樣子，我們抗干擾能力不如GPS，這個(gè)等待二期工程的改進(jìn)。

還有就是一些技術(shù)細(xì)節(jié)和銜接的問題，作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，需要發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)的磨合期，請(qǐng)大家耐心一點(diǎn)，不是系統(tǒng)發(fā)在天上就達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)不大 容易做到這一點(diǎn)。我們的技術(shù)指標(biāo)是按照美國GPS差不多的指標(biāo)來定的，但是美國人從發(fā)射衛(wèi)星開始，到達(dá)到所謂的技術(shù)指標(biāo)，是發(fā)展二三十年，一開始就沒有這 個(gè)精度，也沒有這個(gè)性能，所以對(duì)于各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和級(jí)別用戶要有耐心。

當(dāng)然也有性急的同行，去年我就聽到這樣的報(bào)告，就是北斗和GPS放在一起比，北斗不如GPS，這個(gè)話不是這么說的。我說你做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，北斗做實(shí)驗(yàn)的時(shí) 候有幾顆，他說有5顆，如果用GPS相比，你用GPS12顆衛(wèi)星和北斗5顆比，這個(gè)怎么對(duì)比？這個(gè)就是年輕同志太性急，如果對(duì)比我建議放在見面，這種實(shí)驗(yàn)做的很有意義，但是不能用來對(duì)比，而是證明北斗系統(tǒng)可以工作的，至于精度以后再說。

也就是說北斗系統(tǒng)不會(huì)像GPS這么成熟，也就需要一定的磨合期。我認(rèn)為優(yōu)勢的地方和不足的地方都如實(shí)報(bào)告給大家。

我們2020年要搞全球系統(tǒng)，北斗2號(hào)的二期工程，我們區(qū)域增強(qiáng)的全球系統(tǒng)，全球都可以導(dǎo)航，就是在我所關(guān)心的區(qū)域的精度最好、性能最好超出其他地區(qū)。 因?yàn)檐娪谩⒚裼枚际俏覈�在�?nèi)的較大的區(qū)域性，我們?cè)鰪?qiáng)就是把類似于GPS的系統(tǒng)，比如27顆MEO全球轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，又把IGSO和GEO加起來了，這樣就是 兩個(gè)區(qū)域星座的疊加，這個(gè)性能要好多了。

比如說GPS衛(wèi)星27顆我可以全都看到，再疊加這8顆衛(wèi)星我就可以看到35顆衛(wèi)星。

星際鏈路示意，我們衛(wèi)星對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行測距，這樣就構(gòu)成一個(gè)高精度的多面體，我監(jiān)測站觀測可以看的見的衛(wèi)星，中心站對(duì)諸衛(wèi)星進(jìn)行定軌，這就是一種方式。

還有就是對(duì)衛(wèi)星地面的標(biāo)靶，主衛(wèi)星對(duì)諸衛(wèi)星定軌，計(jì)算各個(gè)衛(wèi)星的軌道再發(fā)給各個(gè)衛(wèi)星，這個(gè)解決了跟蹤比地面站跟蹤更高，因?yàn)樘炜招l(wèi)星對(duì)衛(wèi)星的觀測沒有大氣的影響，而且頻率更高，也可以很穩(wěn)定的工作，這個(gè)就意味著分辨率增高了。

這兩種模式究竟采用哪種，現(xiàn)在都在討論當(dāng)中。這個(gè)首先是美國人提出來的，到現(xiàn)在恐怕提出來快30年了，他是叫做衛(wèi)星自主定軌，就是衛(wèi)星自己就把軌道定 了。但是到現(xiàn)在為止，從提出來看已經(jīng)30年了，沒見它有像樣的成果公布。測距很容易實(shí)現(xiàn)，但是跟地面建立不起聯(lián)系，從坐標(biāo)系統(tǒng)的定義來講，你只進(jìn)行測距是 相視性，就是可以轉(zhuǎn)和跑，但是跟地面沒有聯(lián)系，從軌道來講，沒有定向。作為這么遠(yuǎn)衛(wèi)星，兩萬多公里，衛(wèi)星跟衛(wèi)星之間的距離超過這個(gè)數(shù)，定向是非常困難的， 精度是千分之幾秒，這樣理論上可以做到，太空望遠(yuǎn)鏡可以做到，但是如果每各衛(wèi)星都裝太空望遠(yuǎn)鏡，這個(gè)成本和工藝都帶來相當(dāng)大的問題。美國人說，我們理論上 是可以做到自主定軌，但是代價(jià)比較大。

我們不是為了自主定軌，我們要解決的是不能全球布站的問題，我們把問題簡化了，指標(biāo)落地了。為什么不提自主定軌呢，現(xiàn)在很多人還在提我們是自主定軌，其實(shí)也不完全是，還是靠地面站。

美國的出發(fā)點(diǎn)是什么，我一旦地面站遭到對(duì)方攻擊，我可以自主定軌，不影響導(dǎo)航。首先中國把衛(wèi)星打掉了，美國俄羅斯都打，至少這三個(gè)國家都具備摧毀衛(wèi)星的 能力，在這種情況下，如果把你衛(wèi)星摧毀了，還搞什么自主定軌，所以情況變了，觀點(diǎn)也要變，當(dāng)然這是我個(gè)人的看法。

十年來我們?cè)�子鐘取得快速發(fā)展，屆時(shí)渴望取得突破，預(yù)計(jì)2020年實(shí)現(xiàn)。

最后一個(gè)問題是北斗與相關(guān)產(chǎn)業(yè)，標(biāo)題列出來了，我發(fā)現(xiàn)我沒有能力把問題講下去，因?yàn)樾枰�又懂得北斗系統(tǒng)，知道技術(shù)很清楚，又對(duì)產(chǎn)業(yè)很熟悉，又對(duì)用戶很熟悉，這個(gè)是要掛兩頭的，上掛系統(tǒng)，下掛用戶。

有些想法提供給客戶，與其他系統(tǒng)相比，北斗的區(qū)域在于優(yōu)勢，不是全局的優(yōu)勢，而是區(qū)域的優(yōu)勢。就像解放戰(zhàn)爭的時(shí)候，國軍兵力200萬，共軍30萬，就全 局來講國軍是有優(yōu)勢，但是在局部來講，共軍聚集大量人群，這樣可以取得局部優(yōu)勢。我們說北斗的優(yōu)勢，目前來看就是在這里，我并不是全面比GPS怎么樣，而 是我在關(guān)鍵區(qū)域和GPS相差不多，甚至還比他強(qiáng)。

北斗比較安全，舉一個(gè)例子，我們現(xiàn)在的通訊系統(tǒng)，不管GSM還是CDMA都需要時(shí)間同步和頻率校準(zhǔn)，都用的GPS，有一些在河南省某地區(qū)，兩三天手機(jī)全 不靈了，就是因?yàn)橛幸粋�(gè)研究所做了一個(gè)時(shí)間，把GPS干擾了，所以時(shí)間同步都不行了，因此系統(tǒng)就不干活了，事后發(fā)現(xiàn)是時(shí)間同步問題。如果美國人搞一點(diǎn)小貓 膩的話，那就不是兩三天問題，也不是局部地區(qū)的問題。

另外我們具備開發(fā)雙系統(tǒng)應(yīng)用的有利條件，雙系統(tǒng)就是我的模片既可以做GPS又可以做北斗，并不是做雙系統(tǒng)。去年有一個(gè)學(xué)者說，做雙系統(tǒng)是北斗“傍大款” 這個(gè)問題不能這么說，雙系統(tǒng)應(yīng)用最早是美國人先搞的，那個(gè)是GPS和另一個(gè)系統(tǒng)雙應(yīng)用，雙系統(tǒng)一方面是一個(gè)系統(tǒng)出問題，一個(gè)做補(bǔ)充，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)用會(huì)有提 高，性能會(huì)提高很多。用戶不關(guān)心精度是7.8米還是8.7米，還是很關(guān)心在北京用很好，但是在天津?yàn)槭裁床恍小＿@種問題就可以大大緩解，我們做過實(shí)驗(yàn)，作 為GPS高度角大于35度的衛(wèi)星，需要四顆衛(wèi)星才能定位，所以在城市經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)問題，對(duì)于打仗復(fù)雜地形也容易出現(xiàn)。這個(gè)就不是三顆多，而是變成七顆，這 個(gè)問題就可以大大緩解。

主要看性能提高上，實(shí)際上GLONASS一開始是在1990年，20年前就已經(jīng)有了雙系統(tǒng)，所以說“傍大款”我是不同意的，不知道年輕同志對(duì)于Ashtech開發(fā)雙系統(tǒng)怎么看，我估計(jì)那個(gè)時(shí)候他還太小。

應(yīng)用雙系統(tǒng)比任何一個(gè)單系統(tǒng)更具有優(yōu)勢，不單純的是補(bǔ)缺。國內(nèi)有目前唯一的廣域差分，當(dāng)時(shí)國內(nèi)廣域差分沒有健全，GLONASS根本沒有，我們可以對(duì)GPS和伽利略都可以進(jìn)行差分。對(duì)于產(chǎn)業(yè)來講，我希望要充分利用系統(tǒng)的優(yōu)勢，來創(chuàng)造優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)，謝謝大家！

 

解答三

首先，軌道越高，所需衛(wèi)星總數(shù)越少，因?yàn)槊總�(gè)衛(wèi)星覆蓋的面積更大。原答案中"需要略多數(shù)目保證衛(wèi)星離接收機(jī)不太遠(yuǎn)"是完全錯(cuò)誤的。北斗和 Galileo 會(huì)適當(dāng)增大衛(wèi)星發(fā)射功率以保證地面接收到信號(hào)的信噪比，而不是增加衛(wèi)星數(shù)。

其次，GPS 六個(gè)軌面，并不一定比北斗和 Galileo 的三軌面設(shè)計(jì)更優(yōu)。事實(shí)上，四大 GNSS 系統(tǒng)，只有 GPS 用了六軌面，其他三個(gè)系統(tǒng)都采用了三軌面。下面這篇論文詳細(xì)說了為什么 Galileo 選擇了三軌面。

Article Abstract

最后，我來簡單回答一下為何北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要 35 顆衛(wèi)星才能覆蓋全球，而 GPS 只要 24 顆就夠了。關(guān)鍵在于如何定義"夠"。

在設(shè)計(jì) GPS 的時(shí)候，"夠"的定義是保證地球上任何地點(diǎn)任何時(shí)間都可以定位——能看到至少 4 顆衛(wèi)星。按照這個(gè)要求，在六軌面和軌道高度 20,200km 的前提下，只要 21 顆衛(wèi)星就夠了。所以，GPS 選擇了 21 工作衛(wèi)星 + 3 備份衛(wèi)星的基礎(chǔ)星座。同時(shí)代的 GLONASS 的設(shè)計(jì)是三軌面 21 工作衛(wèi)星 + 3 備份衛(wèi)星，同樣可以保證全球任何時(shí)間都能看到至少 4 顆衛(wèi)星。

在實(shí)際運(yùn)行中（1990 年到現(xiàn)在），GPS 衛(wèi)星數(shù)總是多于 24 顆，很多時(shí)候有 32 顆在天上，超過 30 顆可用。這樣，地球上很多地方都能看到 8 顆以上衛(wèi)星（開闊地、無遮擋）。人們發(fā)現(xiàn)多出來的衛(wèi)星可以提高 Geometric Dilution of Precision (GDOP) 進(jìn)而提高準(zhǔn)確度（accuracy），并且可以通過 RAIM (Receiver autonomous integrity monitoring) 提高完好度（integrity）。RAIM 需要至少 6 顆衛(wèi)星才能有較好的性能。

所以，在設(shè)計(jì)北斗和 Galileo 時(shí)，"夠"就不僅僅是任何地點(diǎn)任何時(shí)間都可以定位，而是要提供盡可能高的 RAIM 可用性（availability），所以 Galileo 和北斗 MEO 都使用了 27 工作衛(wèi)星 + 3 備份衛(wèi)星的星座設(shè)計(jì)。北斗額外加了 5 顆 GSO 衛(wèi)星提高亞太地區(qū)的性能。

總結(jié)：GPS 24 顆衛(wèi)星只能保證基本的定位，北斗 30 顆（或 35 顆）保證了更準(zhǔn)確、更可靠的定位。

 

解答四

第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

一代的北斗屬于區(qū)域性的有源導(dǎo)航定位系統(tǒng)，特點(diǎn)是投資小、建成快，只需要兩顆地球同步衛(wèi)星即可進(jìn)行導(dǎo)航定位。在有源導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，用戶終端對(duì)兩顆衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，通過記錄時(shí)間差和兩顆衛(wèi)星在空間的距離，地面中心站通過距離交會(huì)法求得用戶的平面位置（注意是只有平面位置，沒有海拔高程），地面中心站再通過衛(wèi)星將計(jì)算結(jié)果告訴用戶。以上就是有源導(dǎo)航定位系統(tǒng)的工作原理，我們不難發(fā)現(xiàn)這里面有三個(gè)很嚴(yán)重的問題：1、地面中心站承擔(dān)了很大部分的任務(wù)，資源占用高，結(jié)果就是用戶數(shù)量收到限制，無法推廣開來；2、用戶終端必須發(fā)射信號(hào)，這在戰(zhàn)時(shí)很容易就會(huì)暴露位置，也很容易使系統(tǒng)失效（只要向衛(wèi)星發(fā)送錯(cuò)誤的信號(hào)即可）；3、計(jì)算速度慢，而且進(jìn)度不高。

第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

二代的北斗基本就和GPS一樣了，由于是用偽距絕對(duì)定位模型進(jìn)行定位，所以自然不需要地面中心站進(jìn)行計(jì)算，用戶數(shù)量沒有限制，于是便能推廣開來。但二代北斗并沒有拋棄有源導(dǎo)航定位的方法而是作為一種特殊功能保留了下來（一般的接收機(jī)不會(huì)有這種功能就是了），所以就看到了4*6顆中軌衛(wèi)星+12/13顆傾斜軌道地球同步衛(wèi)星+3——5顆地球靜止衛(wèi)星這樣的空間衛(wèi)星星座組成。

可能有人會(huì)問，為什么一開始要用有源導(dǎo)航定位系統(tǒng)這種精度不高實(shí)用意義不強(qiáng)的技術(shù)？答案其實(shí)是為了占坑，但不是占空間位置的坑，而是占無線電頻率坑。實(shí)際上所有全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)都是使用L波段進(jìn)行廣播，而L波段中效果好的就只有有限的幾個(gè)頻率，誰先占用了就歸誰。所以先用一代北斗占著坑，然后再慢慢發(fā)展。

實(shí)際上在這個(gè)信息化的時(shí)代是有必要發(fā)展自己的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)的，畢竟戰(zhàn)時(shí)沒有了導(dǎo)航定位相當(dāng)于兩眼瞎了，沒開打就GG了，所以才會(huì)有歐盟的Galileo，俄羅斯的GLONASS，印度的IRNSS。

 

 

解答七

首先北斗衛(wèi)星現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量并沒有比GPS的數(shù)量多，GPS的規(guī)劃是24顆衛(wèi)星全球覆蓋，事實(shí)上GPS系統(tǒng)也在不斷的進(jìn)行更新?lián)Q代，現(xiàn)在天上可用的GPS衛(wèi)星數(shù)也是超過30顆的，而最近北斗系統(tǒng)成功發(fā)射了第27顆衛(wèi)星，而題目中所說的北斗衛(wèi)星數(shù)目比GPS數(shù)量多。

 

北斗衛(wèi)星數(shù)量比GPS數(shù)量多，而北斗是區(qū)域性導(dǎo)航GPS是全球性導(dǎo)航？更多的可能是指北斗全球系統(tǒng)規(guī)劃中是35顆衛(wèi)星覆蓋全球，GPS系統(tǒng)的規(guī)劃是24顆衛(wèi)星覆蓋全球，而35顆的北斗衛(wèi)星也是能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋的，只是目前按照北斗系統(tǒng)的進(jìn)度并沒有實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的衛(wèi)星發(fā)射。

 

北斗衛(wèi)星數(shù)量比GPS數(shù)量多，而北斗是區(qū)域性導(dǎo)航GPS是全球性導(dǎo)航？北斗系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃是三步走，第一步是2003年左右實(shí)現(xiàn)北斗一號(hào)，也叫北斗雙星系統(tǒng)的建設(shè)，主要解決我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的有無問題，在這個(gè)過程中主要是由3顆衛(wèi)星構(gòu)成的，其中有一顆是備份星，如果雙星中有一顆衛(wèi)星發(fā)生故障的話可以與另一顆星依然組成雙星定位系統(tǒng)。

 

北斗衛(wèi)星數(shù)量比GPS數(shù)量多，而北斗是區(qū)域性導(dǎo)航GPS是全球性導(dǎo)航？第二步是2012年左右實(shí)現(xiàn)北斗二號(hào)，也叫北斗區(qū)域系統(tǒng)的建設(shè)，這個(gè)系統(tǒng)主要解決我國和周邊地區(qū)的導(dǎo)航定位問題。第三步是2020年左右實(shí)現(xiàn)北斗全球系統(tǒng)的建設(shè)，也叫做北斗三號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)，真正實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，而北斗全球系統(tǒng)中規(guī)劃的衛(wèi)星數(shù)目是35顆，包括5顆GEO衛(wèi)星、27顆MEO衛(wèi)星和3顆IGSO衛(wèi)星。

 

北斗衛(wèi)星數(shù)量比GPS數(shù)量多，而北斗是區(qū)域性導(dǎo)航GPS是全球性導(dǎo)航？另外，在北斗二號(hào)系統(tǒng)建設(shè)完成，到北斗三號(hào)系統(tǒng)開始組網(wǎng)建設(shè)之前，北斗系統(tǒng)發(fā)射了5顆試驗(yàn)星，對(duì)北斗三號(hào)的新體制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

 

解答八

衛(wèi)星排布方式不同。

GPS是有6條軌道面，每條軌道有4顆衛(wèi)星，所以共24顆。

俄羅斯的GOLONASS與美國的GPS排布類似。

歐洲的伽利略系統(tǒng)，是3條軌道面，每條軌道9顆衛(wèi)星，所以是27顆衛(wèi)星。

我們的北斗脫胎于歐洲的伽利略系統(tǒng)，所以也是27顆衛(wèi)星。

我國考慮到北斗網(wǎng)需要一定時(shí)間建立（原來認(rèn)為是20年），在初期組網(wǎng)不完整時(shí)，可能無法使用。所以設(shè)置了3顆過渡時(shí)期的衛(wèi)星，這樣衛(wèi)星數(shù)不夠時(shí)也能先服務(wù)我國的區(qū)域，一共不到10顆我國國土范圍就能有完整信號(hào)。這3顆過渡主要是用在斜向同步軌道上。

另外北斗不同于伽利略系統(tǒng)的是，增加一個(gè)地球同步軌道，這條軌道上設(shè)立了5顆衛(wèi)星。北斗之所以要設(shè)這5顆衛(wèi)星，則是因?yàn)樵黾恿送ㄓ嵐δ埽�就是有�?yīng)答機(jī)制。這樣北斗能讓不同目標(biāo)間，相互通知對(duì)方自己的位置。

這個(gè)功能很重要，比如物流系統(tǒng)，很多貨柜可能是被自動(dòng)機(jī)械搬運(yùn)，而操控人員在自己的車輛上巡檢。那么如果系統(tǒng)都安裝北斗芯片，操控人員可以方便知道各貨柜都在哪里，都是怎么個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡。GPS做不到，只能知道自己車輛的位置。

最后27+3+5=35顆。

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