GLONASS（俄罗斯的全球定位系统）、GPS（美国）、 COMPASS（即北斗，中国）的一部分和Galileo（欧洲）的卫星都运行在地球中轨道(MEO)，高度分别为19,100km、20,200km、21,500km 、23222km。别家需要全球覆盖的的卫星数目分别为24、24和27。




　　先简单讲讲GPS。GPS需要24颗卫星只是最基本的数目。这 个数目可以保证全球每个地方任何时刻至少能看见4颗卫星，通过4个方程可以解出空间三维坐标和时间四个变量。这24颗卫星分布在6个轨道面，每个轨道面有 4颗卫星。GPS系统的接收机都是采用无源定位方式（就是接收机不需要发送信号）。


为什么北斗要35颗：

　　北斗的工作原理和和GPS一样，而轨道高度比GPS略高比Galileo略低，理论上24颗也能提供GPS一样的无源定位服务了——实际上北斗和伽利略一样用了27颗地球中轨道卫星， 一个原因是因为他们的轨道高一些，需要略多数目保证卫星离接收机不太远，另一个主要原因是这些卫星的轨道同GPS不同，只有3个轨道面，每个轨道面9颗， 轨道面之间为相隔120°均匀分布。这种分布方式是北斗需要比GPS多3个卫星的原因。慢着——没完呢，北斗不是35颗吗，还有8颗哪里去了？

 

    这要涉及到卫星系统这样的庞大系统工程的周期问题，上述27颗卫星的发射是漫长的过程，即使是初步覆盖中国全境也需要20颗左右才能做到， 从发射第一颗到最后一颗中间有可能会有10~20年的时间，而且先发射的使用寿命只有8年——27颗没有准备齐呢，老的卫星开始往下掉了，显然这种做法浪费太大了，在前十几年系统根本不能正常使用！如何让系统尽快工作呢？

    于是北斗发明了一个巧妙的想法——首先发射3颗倾斜同步轨道卫星，这些 倾斜同步轨道卫星高度和地球同步卫星类似，绕地球一周也是24小时，但是轨道并不正好在赤道上，而是和地球赤道面有个夹角。这种卫星在地球固定一个位置看 到的轨迹是这样的类似于日行线的形状，同经线平行的一个8字形（需要一点儿想象力才能理解）。这3颗卫星虽然不是完全同地面静止，但是大部分时候中国境内仍然能看到，所以对系统立即可用帮助很大——可是还差5颗呢？。


　　这就要回到北斗系统本身来讲，北斗除了像GPS一样用无源接收机工作之外，还有两个独到的功能，就是用有源接收机（接收机主动发信号给卫星）和收发短报文（卫星短信）功能。最后还有5颗地球同步轨道卫星就是主要针对这两个功能都要求发上去的。当然，这5颗星也支持无源定位方式。下图就是地球同步轨道卫星的照片，可以看到卫星真的不动，周围的星星会在天空划出轨迹。

　　下图就是北斗目前的状态，以及未来最终的样子。再强调一遍：为了能尽早发挥作用，北斗系统实际上是（不太严格地）按照上述3（地球同步轨道）、2（地球倾斜轨道）、1（中轨道）的顺序发射部署的，甚至倾斜同步轨道卫星发了4颗。未来理论上来讲，只要27颗中地球轨道卫星就能完成全球定位功能的覆盖了，但是3和2两部分卫星主要覆盖中国及周边国家，对于提高国内的定位精度和提供特殊服务（比如卫星短信）有重要作用。

　　补充：事实上目前GPS正在运行的也不是24颗，而是有32颗卫星；而GLONASS实际上有29颗。多出来的星除了做备份，还可以增加系统精度，比如 GPS可以保证绝大部分地方通常能看到至少9颗卫星，能明显提高定位精度。Galileo目前因为欧洲各国扯皮，进展缓慢，只放上去4颗（功能不全）的卫 星，未来什么时候发挥作用还是猴年马月的事情。相比之下中国放上去四五颗卫星立即就能提供定位服务和特殊服务，加速技术向市场转化速度，这个思路还是非常值得称赞的。所以，中国人还是有创造力的！

　　要学到的东西：技术需要尽早拿到市场上检验，不要像欧洲人那样追求完美，最好初期就能开始盈利，若有可能可以借助行政力量，但是未来还是要靠市场运作。

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