北斗gps卫星总数有多少颗GPSgps卫星总數有多少颗？为什么数量不同第一、二两个问题很好回答，想必很多专业人士早就知道答案北斗有35颗gps卫星总数，GPS有24颗gps卫星总数本文嘚关键在于为什么数量不一样？北斗系统和GPS系统有什么不一样今天就随着贤集网小编一起来看看专业人士们怎么说这个问题。

GLONASS（俄罗斯嘚全球定位系统）、GPS（美国）、 COMPASS（即北斗中国）的一部分和Galileo（欧洲）的gps卫星总数都运行在地球中轨道(MEO)，高度分别为19,100km、20,200km、21,500km

、23222km别家需要全浗覆盖的的gps卫星总数数目分别为24、24和27。先简单讲讲GPSGPS需要24颗gps卫星总数只是最基本的数目。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gps卫星总数通过4个方程可以解出空间三维坐标和时间四个变量。这24颗gps卫星总数分布在6个轨道面每个轨道面有4颗gps卫星总数。 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）

好，下面开始讲为什么北斗要35颗：北斗的工作原理和和GPS一样而轨道高度仳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gps卫星总数一个原因是因为他们嘚轨道高一些，需要略多数目保证gps卫星总数离接收机不太远另一个主要原因是这些gps卫星总数的轨道同GPS不同，只有3个轨道面每个轨道面9顆，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gps卫星总数的原因慢着——没完呢，北斗不是35颗吗还有8颗哪里去了？

這要涉及到gps卫星总数系统这样的庞大系统工程的周期问题上述27颗gps卫星总数的发射是漫长的过程，即使是初步覆盖中国全境也需要20颗左右財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gps卫星总数开始往下掉了，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gps卫星总数这些倾斜同步轨道gps卫星总数高度和地球同步gps卫星总数类似，绕地球一周也是24小时但是轨道并不正恏在赤道上，而是和地球赤道面有个夹角这种gps卫星总数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，同经线平行的一個8字形（需要一点儿想象力才能理解）这3颗gps卫星总数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鈳用帮助很大——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囿源接收机（接收机主动发信号给gps卫星总数）和收发短报文（gps卫星总数短信）功能。最后还有5颗地球同步轨道gps卫星总数就是主要针对这两個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gps卫星总数的照片，可以看到gps卫星总数真的不动周围嘚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（不呔严格地）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gps卫星总数发了4颗未来理論上来讲，只要27颗中地球轨道gps卫星总数就能完成全球定位功能的覆盖了但是3和2两部分gps卫星总数主要覆盖中国及周边国家，对于提高国内嘚定位精度和提供特殊服务（比如gps卫星总数短信）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gps卫星总数；而GLONASS实际上有29顆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gps卫星总数，能明显提高定位精度Galileo目前洇为欧洲各国扯皮，进展缓慢只放上去4颗（功能不全）的gps卫星总数，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㈣五颗gps卫星总数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仂的！

不过话说回来，在北斗系统现在每套近万元的情况下利用垄断的力量强制货运车辆安装这种流氓做法我个人表示鄙视。要学到的東西：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，但是未来还是偠靠市场运作

再上点儿花絮：谷歌地图上可以看到所有的gps卫星总数

许其凤教授的一次演讲的文字记录 许其凤教授，中国工程院院士北鬥gps卫星总数导航系统总工程师。

感谢大会给我这样一个机会来宣传一下北斗。

为什么说这样话呢这两年我接触一些业务圈以外的人士，包括用户好像他们对整个北斗系统的了解不是特别多，或者说不是特别系统存在了很多问题，所以我觉得宣传是一方面建设也很偅要，让客户以及更多的人了解北斗这样才可以使用。

我主要向大家宣传gps卫星总数导航系统也就是北斗系统。因为在座很多都是产业堺的人士我尽量联系一下产业方面的情况和思路。

我是学校工作的通俗讲叫做“书呆子”这个跟产业不大沾边，有讲的不到位的希望夶家理解同时也请批评。

产业的发展是成败的标志我指的是gps卫星总数导航系统。gps卫星总数导航系统成功在于广泛的应用并且取得效益。这个效益不仅仅是芯片制造商的效益也不仅仅是整机的提供商的效益，还有应用在铁路上对铁路性能的提高产生什么样的效益，對大坝监测上以及水力发电有什么效益我理解这个是有广义的。

另外就是相关产业的发展是广泛应用的标志作为gps卫星总数导航系统，應用的方面很多但是相关产业的发展，标志着广泛应用的程度如何比如说卡片相机用的很多，这个说明数字摄影取得很大的应用现茬很多人提出这样的问题，当然可能不是会议的会议的时候不提，现在 GPS已经占领了市场北斗产业究竟怎么发展？说的更直接了当一点不说我的身价性命，就是这点家当投进去保险吗这样的问题我不能回答。我提供北斗的情况请大家自己做结论。

关于GPS占领市场北鬥到底有没有出路的问题，使我想到彩电的问题80年代是日本的彩电占领我们国家的市场，那个时候只要看彩电不是东芝就是夏普 的到叻90年代国产彩电占领了市场，短短的10年我们靠什么夺回的市场？一个是相对优越的性能我说的相对优越，不是整个系统的性能完全超過日本是说在我们中国显示的更优越。

日本彩电因为日本发射台离的都比较近接受机灵敏度不需要很高，信号强度够了但是在80、90年玳的时候，我们国家还不是数字电视信号并不是很强， 距离也比较远因此就出现一个信号。日本的彩电有雪花我们国产的彩电没有。优越不优越优越，老百姓就认这个其实这个就是局部的优越，就是灵敏度提高 了

所以相对优越的性能是可以做到的，还有一个就昰相对低廉的价格彩电是做到了，我想我们的gps卫星总数导航产业应该也可以做到另外是方便快捷的服务，因为我们的生产商、销售商僦在本地因此你只要出了问题，你打电话就会有人来维修靠着这三条，十年的时间我们把日本的彩电市场赶走我们把彩电市场夺回來了。

gps卫星总数导航系统的性能是性能相对优越的基础，我们说性能要优越包括两个方面一个是我的接收机、我的用户系统，我的整個系统性能好还有一方面就是产业界有自主权的，就是心里有数的但是没有数的就是整体的性能如何。

关于北斗gps卫星总数导航系统怎麼样有人说不错，又是我们国产的、自主知识产权、双赢等等一大堆如果有人对我这么说我是不信的，你光给出这样的结论和标题我信不过就是得拿出具体的东西，我自己会判断就是究竟有没有优势，我试图在这方面做点尝试因此我的报告没有结论，我只介绍情況

在座的专业可能差距比较大，我简单把gps卫星总数导航系统说一遍gps卫星总数导航系统是由一定数量分布的gps卫星总数，包括gps卫星总数的高度、gps卫星总数的倾角、gps卫星总数的轨道组成的空间部分这个叫做gps卫星总数星座，比如GPS是由24颗组成的叫做中轨gps卫星总数MEO。还有一部分昰地面监测站不断观测所有的gps卫星总数对所有gps卫星总数计算轨道，计算钟差

通过注入站将轨道、钟差参数注入到gps卫星总数，用户接收機利用gps卫星总数发播的测距信号测距依靠gps卫星总数的位置，用测量的距离解算自身的位置如果简单点就是这三点。

避短扬长的北斗星座设计一般都是扬长避短，为什么是避短扬长呢这个是故意的，合适不合适大家来判断首先说发展的瓶颈，我这里侧重讲不利条件这个也是和大家习惯不是很一致，首先强调我们有多少有利条件然后再想有什么不利条件。作为我的观点来讲不利条件更重要。

因為你漏掉一个有利的条件后果很可能是没能锦上添花的。如果你漏掉一个不利的条件后果可能是颠覆性的。作为发展gps卫星总数导航洇为我们是后发展的，在我们前面有GPS我们完全可以发展GPS发展我们国家自己的系统，我们也学习但是不能完全照搬。全面照搬是最简单嘚问题也是最省事的问题。但是我们学习GPS还是遇到一些问题这个是很难在全球布设监测站，我们说高精度定轨需要gps卫星总数全弧段的監测比如我就测一小段，这个圆画不准的

有一个实际的数据，gps卫星总数位置的误差左边是有监测数据的，右边是没有监测数据完铨靠外推的，我观测一小段推一段这个位置误差会很大，一旦没有监测数据误差会急剧增加。

对于绕地球的GPSgps卫星总数是中轨道gps卫星总數东西旋转。对于这样监测站要全球分布这一点美国可以做，我们做起来有困难我们很难做到全球分布。

第二个问题就是星载原子鍾相对滞后依靠gps卫星总数的位置，通过测距来解算定位测距怎么测？就是依靠信号传播的距离距离=传播时间×光速，如果数字错一点，那个误差就大多了所以对于星上的钟，所有的信号都是根据钟来发播的那就要求很稳定的度星载原子钟，那就是10的13次方大约就是百万年差一秒。

我们国家星载原子钟发展相对滞后我们也都从美国、欧洲进口很高精度的原子钟，他们知道我们要搞gps卫星总数导航系统结果就禁运了，一台也不卖给我们像这样的两个问题，我说可以算是两个瓶颈问题这样的问题很难在短时间解决。全球布站我们佷难短时间内发展，这个确实有一定困难

我们是想试图从星座设计来寻求绕过瓶颈的办法，当然试图的途径很多都曾经进行过探视，泹是这条路我们走通了

提到星座设计我们首先有三种gps卫星总数轨道，这是全球的图一种是中轨gps卫星总数轨道MEO，高度是两万千米像GPS，計划钟伽利略都是这样的高度绕着全球转。

还有一种轨道是同步gps卫星总数轨道这个是3万6千千米，就是要在赤道面上同时要维持这个高度。同步gps卫星总数就是跟着地球一起转的高度只有在这个高度才能跟地球自转一致起来，从地球上来看就是不动的

还有倾斜轨道的哃步gps卫星总数IGSO，这个高度同GEO一样只不过不在赤道上，GEO是在赤道上倾斜的角度我们采用是55度，在地面上观察轨道是像“八 字型的”的轨噵从地面上观察来讲是有不同的特点。MEO是从东到西绕着全球转GEOgps卫星总数是始终不动的，在我们国家上空发一个GEO我们随时随地都可 以看到的。IGSOgps卫星总数是南北转而且有一定的弧度范围。

我们说如果选择MEO或者IGSO轨道如果可能绕过前面讲的两个瓶颈。因为这两个gps卫星总数鈈是东西跑是南北跑，这个总跑不出我们国家会离开我们国家的 境内，但是不远我们可以看得见，就是可以监测的到这样我们就增加了跟踪弧段，IGSO和GEO我可以跟踪如果和GPS一样的MEO，我们观测的弧段 那只占全弧段的40%那个精度就差了。

在国内设站的情况下可以实现对GEO囷IGSO的全弧度监测，这样就解决了我们没有办法在全球布站的问题这样降低了星载原子钟的要求，要想取得准确 的时间我可以表好，比洳说是欧米茄我也可以天天和中央人民广播电视台对表，一个是表好一个是勤对，如果不能勤对那就是表好。但是如果GEO和 IGSO我随时可鉯看得见我随时都可以对表，因此在国内设站的条件下可以实现勤对表。这样降低了对星载原子钟的技术要求给我们国家发展高精喥原子钟 争取了时间，不是不发展我们还是要发展。但是想立刻拿出来这个拿不出来。这个不像包饺子这个需要一个国家，有时候需要十年甚至更长。国外比我们时 间还要长我们必须要一个发展的时间。

我们既然避开了两个发展的瓶颈我们还要充分发挥GEO和IGSO的利鼡率高的特点，我们不是搞全球系统而是一个区域系统，我们一会可以看到这个区域系统究竟有多大

对于区域系统来讲，我们说这两種gps卫星总数的利用率是可以达到80%以上的对于MEO我们国家的区域系统来讲40%，差了一倍利用率高就意味着我们可以用比较少的gps卫星总数来达箌同样的效能，这个是划算的投入性能比也比较好。

在具体设计当中经过了很多的探测，五个GEO和五个IGSO也就是十个gps卫星总数取得了满意嘚效果对于覆盖区域大体上也接近地球的三分之一。

作为北斗二号第一期就是区域系统，第二期就是全球系统第一期星座就是5GEO+5IGSO。在赤道上分布了五个红点就是地球同步gps卫星总数，同时在蓝色的地方是IGSOgps卫星总数红色是不动，蓝色是沿着轨道运动

如果说按照测距误差是两米的话，我们可以达到甚至更高一点，我们估计一下这个系统究竟怎么样我们给了一个图，这里分成几种颜色绿色、蓝色、紅色， 绿色里面是由数字组成的如果是6，这个就表示24小时之内最大的标准差是6米蓝色的6，这个就不是6米了是定位精度16米，红色6是26米我们最 关心的是橙色的，为什么最关心这个呢这里有很多的蓝色的符号，都是美军在我们国家周边的军事基地美军军事基地放在这裏我们不关心行吗？不关心我们很可 能会得到和伊拉克、利比亚、科索沃一样的结局所以把最关心的放在这里，我们基本上6米到7米的样孓我们精度GPS也是一样。

刚才我们还讲了采用这种gps卫星总数是利用率非常高，充分利用了利用率高的特点其实这不是最早的方案，最早的方案是采用地球同步gps卫星总数和美国GPS一样大MEOgps卫星总数这个方案已经上报给***，而且得到了首肯

4GEO+12MEO效果是一样，我们最关心就是北半球也就是说用16颗gps卫星总数还赶不上10颗gps卫星总数的性能好，就是我们重新发挥了IGSO和GEO利用率高的特点总结起来就是前面的避短扬长，避开我們的瓶颈扬长高利用率。

区域系统有区域系统的优势系统级的广域差分，这个是美国人为了降低民用精度搞的SA这个就是人为加入轨噵误差和钟差误差，就是从30米降低到100 米美国民用最开始测试是30米，结果达到的是20多米但是美国军方认为这个不行，因为民用美国人可鉯用那世界其他军方也可以用，那就是降低到100 米当时为了解决这个问题，其实也是美国先提出来的就是差分。最后发现比较好就是廣域差分广域差分原理很简单，就是布测一些参考站这些站我是精确知 道的，我也是利用GPS定位利用你不对我来反求出来gps卫星总数轨噵偏了多少。为了做到这一点需要建立差分参考站，像我们国家需要20来个

另外需要计算中心，还要通过注入站向地球同步gps卫星总数发射把数据发射给gps卫星总数，地球同步gps卫星总数再告诉用户这个同步gps卫星总数是GPS以外的。参考站观测gps卫星总数通过注入同步gps卫星总数姠用户发播修正参数，精度从100m提高至5m左右

广域差分有一个特点，就是区域的不是全球的，我的用户在监测站范围之内用这个东西另外是用户级的系统，GPS系统已经建成了如果要增强，就是进差 分站搞注入中心再发同步gps卫星总数，但是发播的信号是一样的所以不是原来的系统级，是一个用户级的系统它的功能是可以提高轨道和钟差的精度。

它只能提供参 考站内的用户站外就不灵。你是靠站来监測gps卫星总数求出修正值，我们说MEOgps卫星总数是东西转的如果转到东边，你东边用户可以看到这个gps卫星总数但是你监测站测不 到这颗gps卫煋总数，因此就没有修正值用起来就不太好用，用户跑到美国在我们这毫无办法

美国人像欧洲搞的系统都是这样，要建立广域差分系統需要建立参考站、计算中心、注入站、同步gps卫星总数，我们计算中心有了、导航系统本身有计算中心导航系 统本身有注入站，导航系统本身就有五颗地球同步gps卫星总数因此我们就建立一个系统级的广域差分的系统，就在建北斗系统的时候就把广域差分系统融在里媔。一般 叫做二级监测站指的就是这个。

应该说这是我们建成的第一个系统级的广域差分系统显然这个投资要少的多，性能也会好的哆同时不仅仅是对一个系统，只对北斗进行广域差分服务因为同 步gps卫星总数多，因此在信号编排格式的时候既可以为北斗发播差分信息，也可以为GPS同样也可以为伽利略发播差分信息，就是有可能能够为三个系统服务的广域 差分系统

同时可以为北斗全覆盖区提供差汾服务，就是我们覆盖区是比我们国土要大的多的区域按照一般的广域差分你必须在国土内。不管用户在最东边还是在西边你 看到的gps衛星总数就是十颗IGSO和GEO，这十颗在国内监测站随时随地都可以监测我可以为广大的区域提供广域差分服务，这个是以前的广域差分系统所沒能做到 的当然只限北斗，对GPS不灵对伽利略也不灵，也就是监测站的范围之内对北斗可以更广泛一些。

另外在建设阶段可以规避一些风险最主要的技术风险就是轨道开始的时候可能测不准，我们的钟差也可能测不准广域可以进行很好的修正，可以规避一时达不 到設计指标所带来的影响达到很好的结果。正像我们前面讲的在GPS做广域差分的时候，我们可以从100 米提高到5米我们开始做也不至于差到這个程度，从某种意义上讲这个是很主要的规避风险的的措施。

我们讲到北斗的情况尽管是很简略的，我们可以把北斗的特点综合的講的叙述一下实际上gps卫星总数导航系统是很复杂的系统，有很多方方面面的问题

第一个是绕过发展阶段技术瓶颈，充分利用区域的有利条件

第二个是性能投入比比较高的系统。

第三个是具有系统级广域差分的系统覆盖最大的差分导航系统。

另外能够规避主要的技术風险具有位置报告的功能。位置报告北斗1号就具备北斗2号继续使用下来。位置报告就是搞GPS如果一个车出去了，我可以知 道我现在在哪但是我家里不知道，要想让我家里知道那就需要通讯设备。但是作为一个系统本身就具备这样的功能，这个是很重要的

如果说峩需要位置报告，需要把我的位置报告给指挥部比如我渔船出海了，我需要把位置随时报告给指挥部如果有台风指挥部会随时告诉我，这个就很重要 了手机系统到海上都不灵了，因为没有基站gps卫星总数系统可以，可以通过gps卫星总数系统但是gps卫星总数设备有多大呢？GPS用户机手掌这么大GPS辅助设备大很多，我 说的是gps卫星总数通讯设备而不是手机。如果没有基站怎么办还有就是很重要的备份手段。

仳如说汶川地震的时候很多通讯手段不灵了，所以中央不知道汶川震到什么程度灾情怎么样，多大范围都不知道最早把消息传出来嘚是我们抢险部队带的北斗接收机，相当于短信发播出来的这个是最早得到的消息。当然也有遗憾这种消息报了几天就没有了，因为沒电了当然北斗1号耗电量比较大，这个也是不足 的地方这个也是具有优势的地方。

北斗是第一个实现三频发播的gps卫星总数导航系统媄国人GPS现代化要增加一个频率，为什么发播这个频率因为民用用处很大，只有一个频率消除不了电频层。 当然第三频还有一个作用就昰搜索尽管美国人第一个提出来的，但是很可能我们是第一个实现的美国人这么早提出来，为什么实现不了呢这里我猜可有点原 因，因为美国系统已经发上去了坏一个发一个三频gps卫星总数上去，要全坏了那得坏30个。那仓库存了十几、二十个gps卫星总数那些存的gps卫煋总数不是第三代的，不是现代化 的因此从经济上考虑，现在把库存放上去开始达到寿命期的gps卫星总数补发还不是现代化的，这样看來可能还需要一段时间但是我们现在就是三频发射。

刚才说了优势的地方也有不足的地方。一个是GEOgps卫星总数工作期间有断点按照规萣GEO需要轨道微调，因为天上只有一个赤道高度是三万六千公尺，所有 通讯gps卫星总数都挤在圆弧上所以国际电联有规定，每个gps卫星总数囿一个规定你向左、右不能偏出一度，gps卫星总数一偏0.1 度就马上调整回来。这是按照规定要做的这个不是我们的事，我们只是遵守泹是有一段时间会影响到定轨精度，我们能够达到gps卫星总数导航的系统需要两天到三 天的观测数据，但是只要进行轨道微调这个从现茬开始就不是原来的轨道，而是新的轨道对于新的轨道必须观测两天到三天的数据，你才能订出比较准确的有满 足条件那这三天你gps卫煋总数怎么办？这gps卫星总数不能用了这就是一个问题。

对于这个问题现在的办法就是快速定轨，就是精度差这么一点但是我也能用，而且这个工作还再继续进行我们争取更短的时间，使得工作的断点尽量缩短 我们通过系统级广域差分，新轨道广域差分不需要很长嘚时间很短时间就可以测出来，甚至几秒钟就可以测出来这时候一旦发生轨道微调，我就可以用这套系统 及时发布修正值这个需要哽高的数据更新率，原来就不太适用这个是可以解决的技术。

第二位置报告或者短信通信含有小功率的发射这个比北斗1号压缩更短了，而且资源有限我们在北斗1号宣传的时候讲，通讯可以进行短报文用户真的发展 起来，你会发现不够用那时候说是150万/小时次服务，泹是我们时间每小时的数还除3600秒就是每秒可以服务多少，这样的容量大家都用都用就塞满 了，就服务不了北斗2号同步gps卫星总数5个，叧外在报文上可以做点文章

还有一个问题，因为发射功率就容易暴露。从军事来讲容易被对方侦查到或者有被侦查到的可能。再有僦是功耗体积都不容易下来解决办法就是按需求分 配。并不是所有的用户都需要报告并不是所有的用户都需要短信，你不必都拿这种接受器也不必都生产这种接受器，而且我也不是每秒都来发报或者每分钟都 报告，你汽车跑出去了三五分钟报告一次足够了，有的甚至半小时都没有动比如我指挥全球的系统，就没有必要几秒钟报告一次这个也是按需求分配。另外合 理的控制和利用资源这个资源是有限的，就是怎么样合理的控制

比如普遍的短信不能发了，这个不是笑话真有这种事。还有局部地区功率增强逊于GPS我在天津地區的信号可以增强，GPS可以增强30分贝我们只可以增强15分贝的样子，我们抗干扰能力不如GPS这个等待二期工程的改进。

还有就是一些技术细節和衔接的问题作为一个复杂系统，需要发现和改进的磨合期请大家耐心一点，不是系统发在天上就达到系统指标对于复杂的系统鈈大 容易做到这一点。我们的技术指标是按照美国GPS差不多的指标来定的但是美国人从发射gps卫星总数开始，到达到所谓的技术指标是发展二三十年，一开始就没有这 个精度也没有这个性能，所以对于各级领导和级别用户要有耐心

当然也有性急的同行，去年我就听到这樣的报告就是北斗和GPS放在一起比，北斗不如GPS这个话不是这么说的。我说你做实验的时候北斗做实验的时 候有几颗，他说有5颗如果鼡GPS相比，你用GPS12颗gps卫星总数和北斗5颗比这个怎么对比？这个就是年轻同志太性急如果对比我建议放在见面，这种实验做的很有意义但昰不能用来对比，而是证明北斗系统可以工作的至于精度以后再说。

也就是说北斗系统不会像GPS这么成熟也就需要一定的磨合期。我认為优势的地方和不足的地方都如实报告给大家

我们2020年要搞全球系统，北斗2号的二期工程我们区域增强的全球系统，全球都可以导航僦是在我所关心的区域的精度最好、性能最好超出其他地区。 因为军用、民用都是我国在内的较大的区域性我们增强就是把类似于GPS的系統，比如27颗MEO全球转的gps卫星总数又把IGSO和GEO加起来了，这样就是 两个区域星座的叠加这个性能要好多了。

比如说GPSgps卫星总数27颗我可以全都看到再叠加这8颗gps卫星总数我就可以看到35颗gps卫星总数。

星际链路示意我们gps卫星总数对gps卫星总数进行测距，这样就构成一个高精度的多面体峩监测站观测可以看的见的gps卫星总数，中心站对诸gps卫星总数进行定轨这就是一种方式。

还有就是对gps卫星总数地面的标靶主gps卫星总数对諸gps卫星总数定轨，计算各个gps卫星总数的轨道再发给各个gps卫星总数这个解决了跟踪比地面站跟踪更高，因为天空gps卫星总数对gps卫星总数的观測没有大气的影响而且频率更高，也可以很稳定的工作这个就意味着分辨率增高了。

这两种模式究竟采用哪种现在都在讨论当中。這个首先是美国人提出来的到现在恐怕提出来快30年了，他是叫做gps卫星总数自主定轨就是gps卫星总数自己就把轨道定 了。但是到现在为止从提出来看已经30年了，没见它有像样的成果公布测距很容易实现，但是跟地面建立不起联系从坐标系统的定义来讲，你只进行测距昰 相视性就是可以转和跑，但是跟地面没有联系从轨道来讲，没有定向作为这么远gps卫星总数，两万多公里gps卫星总数跟gps卫星总数之間的距离超过这个数，定向是非常困难的 精度是千分之几秒，这样理论上可以做到太空望远镜可以做到，但是如果每各gps卫星总数都装呔空望远镜这个成本和工艺都带来相当大的问题。美国人说我们理论上 是可以做到自主定轨，但是代价比较大

我们不是为了自主定軌，我们要解决的是不能全球布站的问题我们把问题简化了，指标落地了为什么不提自主定轨呢，现在很多人还在提我们是自主定轨其实也不完全是，还是靠地面站

美国的出发点是什么，我一旦地面站遭到对方攻击我可以自主定轨，不影响导航首先中国把gps卫星總数打掉了，美国俄罗斯都打至少这三个国家都具备摧毁gps卫星总数的 能力，在这种情况下如果把你gps卫星总数摧毁了，还搞什么自主定軌所以情况变了，观点也要变当然这是我个人的看法。

十年来我们原子钟取得快速发展届时渴望取得突破，预计2020年实现

最后一个問题是北斗与相关产业，标题列出来了我发现我没有能力把问题讲下去，因为需要又懂得北斗系统知道技术很清楚，又对产业很熟悉又对用户很熟悉，这个是要挂两头的上挂系统，下挂用户

有些想法提供给客户，与其他系统相比北斗的区域在于优势，不是全局嘚优势而是区域的优势。就像解放战争的时候国军兵力200万，共军30万就全 局来讲国军是有优势，但是在局部来讲共军聚集大量人群，这样可以取得局部优势我们说北斗的优势，目前来看就是在这里我并不是全面比GPS怎么样，而 是我在关键区域和GPS相差不多甚至还比怹强。

北斗比较安全举一个例子，我们现在的通讯系统不管GSM还是CDMA都需要时间同步和频率校准，都用的GPS有一些在河南省某地区，两三忝手机全 不灵了就是因为有一个研究所做了一个时间，把GPS干扰了所以时间同步都不行了，因此系统就不干活了事后发现是时间同步問题。如果美国人搞一点小猫 腻的话那就不是两三天问题，也不是局部地区的问题

另外我们具备开发双系统应用的有利条件，双系统僦是我的模片既可以做GPS又可以做北斗并不是做双系统。去年有一个学者说做双系统是北斗“傍大款” 这个问题不能这么说，双系统应鼡最早是美国人先搞的那个是GPS和另一个系统双应用，双系统一方面是一个系统出问题一个做补充，两个系统同时用会有提 高性能会提高很多。用户不关心精度是7.8米还是8.7米还是很关心在北京用很好，但是在天津为什么不行这种问题就可以大大缓解，我们做过实验莋 为GPS高度角大于35度的gps卫星总数，需要四颗gps卫星总数才能定位所以在城市经常出现这个问题，对于打仗复杂地形也容易出现这个就不是彡颗多，而是变成七颗这 个问题就可以大大缓解。

主要看性能提高上实际上GLONASS一开始是在1990年，20年前就已经有了双系统所以说“傍大款”我是不同意的，不知道年轻同志对于Ashtech开发双系统怎么看我估计那个时候他还太小。

应用双系统比任何一个单系统更具有优势不单纯嘚是补缺。国内有目前唯一的广域差分当时国内广域差分没有健全，GLONASS根本没有我们可以对GPS和伽利略都可以进行差分。对于产业来讲峩希望要充分利用系统的优势，来创造优势的产业谢谢大家！

首先，轨道越高所需gps卫星总数总数越少，因为每个gps卫星总数覆盖的面积哽大原答案中"需要略多数目保证gps卫星总数离接收机不太远"是完全错误的。北斗和 Galileo 会适当增大gps卫星总数发射功率以保证地面接收到信号的信噪比而不是增加gps卫星总数数。

其次GPS 六个轨面，并不一定比北斗和 Galileo 的三轨面设计更优事实上，四大 GNSS 系统只有 GPS 用了六轨面，其他三個系统都采用了三轨面下面这篇论文详细说了为什么 Galileo 选择了三轨面。

最后我来简单回答一下为何北斗gps卫星总数导航系统需要 35 颗gps卫星总數才能覆盖全球，而 GPS 只要 24 颗就够了关键在于如何定义"够"。

在设计 GPS 的时候"够"的定义是保证地球上任何地点任何时间都可以定位——能看箌至少 4 颗gps卫星总数。按照这个要求在六轨面和轨道高度 20,200km 的前提下，只要 21 颗gps卫星总数就够了所以，GPS 选择了 21 工作gps卫星总数 + 3 备份gps卫星总数的基础星座同时代的 GLONASS 的设计是三轨面 21 工作gps卫星总数 + 3 备份gps卫星总数，同样可以保证全球任何时间都能看到至少 4 颗gps卫星总数

所以，在设计北鬥和 Galileo 时"够"就不仅仅是任何地点任何时间都可以定位，而是要提供尽可能高的 RAIM 可用性（availability）所以 Galileo 和北斗 MEO 都使用了 27 工作gps卫星总数 + 3 备份gps卫星总數的星座设计。北斗额外加了 5 颗 GSO gps卫星总数提高亚太地区的性能

总结：GPS 24 颗gps卫星总数只能保证基本的定位，北斗 30 颗（或 35 颗）保证了更准确、哽可靠的定位

第一代北斗gps卫星总数导航定位系统

一代的北斗属于区域性的有源导航定位系统，特点是投资小、建成快只需要两颗地球哃步gps卫星总数即可进行导航定位。在有源导航定位系统中用户终端对两颗gps卫星总数发射信号，通过记录时间差和两颗gps卫星总数在空间的距离地面中心站通过距离交会法求得用户的平面位置（注意是只有平面位置，没有海拔高程）地面中心站再通过gps卫星总数将计算结果告诉用户。以上就是有源导航定位系统的工作原理我们不难发现这里面有三个很严重的问题：1、地面中心站承担了很大部分的任务，资源占用高结果就是用户数量收到限制，无法推广开来；2、用户终端必须发射信号这在战时很容易就会暴露位置，也很容易使系统失效（只要向gps卫星总数发送错误的信号即可）；3、计算速度慢而且进度不高。

第二代北斗gps卫星总数导航定位系统

二代的北斗基本就和GPS一样了由于是用伪距绝对定位模型进行定位，所以自然不需要地面中心站进行计算用户数量没有限制，于是便能推广开来但二代北斗并没囿抛弃有源导航定位的方法而是作为一种特殊功能保留了下来（一般的接收机不会有这种功能就是了），所以就看到了4*6颗中轨gps卫星总数+12/13颗傾斜轨道地球同步gps卫星总数+3——5颗地球静止gps卫星总数这样的空间gps卫星总数星座组成

可能有人会问，为什么一开始要用有源导航定位系统這种精度不高实用意义不强的技术答案其实是为了占坑，但不是占空间位置的坑而是占无线电频率坑。实际上所有全球导航定位系统嘟是使用L波段进行广播而L波段中效果好的就只有有限的几个频率，谁先占用了就归谁所以先用一代北斗占着坑，然后再慢慢发展

实際上在这个信息化的时代是有必要发展自己的全球导航定位系统的，毕竟战时没有了导航定位相当于两眼瞎了没开打就GG了，所以才会有歐盟的Galileo俄罗斯的GLONASS，印度的IRNSS

要这个问题首先需要先科普下GNSS定位原理：

简单的来说，就是拿电磁波当尺子用测量到gps卫星总数之间的距离，然后以gps卫星总数为球心距离为半径作球多个球交汇处即唯一确定一个点。

由几何知识我们知道要唯一确定一个点的三维坐标需要有彡组到已知点的距离。gps卫星总数本身可由地面测控站测定轨道其位置是可以很容易由其广播的电文推算的，可视为已知点现在来看距離，基本公式就是距离=时间差 * 波速其中波速在真空中就是光速。但问题在于计算精确的时间差需要终端和gps卫星总数的时钟同步，这在呮发不收信号的GPS系统中是很难做到的（参考计算机网络对时原理需要server回应）。为此需要再额外引入一组方程，以联合解算出时间差

臸此我们知道无源系统定点需要同时接收3+1颗gps卫星总数的信号。

由此得到gps卫星总数星座设计的基本原则：

在地球上任意位置、任意时间都要能同时看见4颗以上gps卫星总数

在地球上任意位置、任意时间都要能同时看见4颗以上gps卫星总数。

在地球上任意位置、任意时间都要能同时看見4颗以上gps卫星总数

轨道高，信号差、飞得慢、误差大但是单星覆盖广、寿命长、所需gps卫星总数少。

轨道低信号好、飞得快、误差小，但是单星覆盖小、寿命短、所需gps卫星总数多

就看你在4星可见的设计总原则的基础上如何去平衡了。最终的目的是要信号好、误差小、壽命长、成本低（感觉像是悖论是不是）

32还是24星都是权衡的结果，GNSS是个集成系统每个国家各工业发展的不均衡性造成输入的参数不一樣，星座设计必然就会不同

北斗系统和GPS定位方式和原理上一脉相承。GPS由美国设计于70年代而成形于90年代而北斗系统（正式的北斗系统为丠斗二代）启动于2004年，实际上是对GPS的一个模仿

那么可以说，北斗和GPS基本相同功能上都是为用户提供位置/时间信息：用户持有一台导航儀，通过接收GPS/北斗gps卫星总数信号分析出用户的位置。顺便说下北斗二代是无源定位即知识导航仪接收gps卫星总数信号而不向gps卫星总数发射信号，所以没有短信功能

在具体实现这个功能时，两个系统在很多方面都是不一样的比如其他几位提到的信号频点，gps卫星总数星座坐标系等等。然而既然这两个系统都是以为用户提供位置为目的那么核心的差别应该是两个系统在定位精度上的差别。那么其它的不哃有些是基本上无关紧要的（比如采用不同的时间/空间坐标系，本质上只是一种约定俗成）还有一些主要反映在对定位精度的影响上。

定位精度当然是需求越高越好那么新发展出来的北斗在与GPS相比时的区别主要在于 1）GPS里一些由于各种原因我们模仿不了的东西，导致定位精度下降 2） 北斗设计上的一些创新和改进。

要往下说道具体的实质内容之前得首先大概说一下定位的原理及定位误差的来源。如果伱都了解的话可以跳过下面这段内容

定位的基本原理是通过gps卫星总数位置和用户到gps卫星总数的距离来推算用户的位置。

看上面(b)图如果巳知gps卫星总数1的位置和用户到gps卫星总数1的距离，就可以知道用户一定在蓝色的球上的某一点当然由此信息不能确定是在哪一点上，因此還需要知道gps卫星总数2的位置和用户到gps卫星总数2的距离由此知道用户一定同时也在紫色的球上的某一点，连同gps卫星总数1的信息就知道用戶在两个球相交的圆上面的某一点。然而此时仍不能确定用户具体是在圆上的哪一点因此需要知道第三课gps卫星总数（图c）的信息。由此三颗gps卫星总数可以确定出用户的唯一的位置。 ==gps卫星总数位置gps卫星总数位置引入第一个误差，即对gps卫星总数位置的测量不可能是完全精准的gps卫星总数位置的偏差会导致最终定位精度的偏差。

==用户到gps卫星总数的距离这个距离当然不能用尺子量，那么给出这个距离的办法昰从gps卫星总数发射电磁波以光速传递到接收机，然后通过 d = C * (t2 - t1)来求这个距离其中t1是gps卫星总数发射电磁波的时间，t2是用户接收电磁波的时间这两个时间要求非常的精确，因为光速C = 3后面八个零意味着如果时间t1或t2偏差了0.（8个零）秒的话，这个距离d就会偏差3米

- t1是由gps卫星总数上嘚原子钟来测量的，因此引入第二个误差即gps卫星总数原子钟精度导致的误差。

- t2是由用户接收机上的钟来测量的这个钟的误差更大（因為原子钟造价高，不能放接收机上）因此索性就认为t2是个未知数，通过在多引入一个方程（即引入第四颗gps卫星总数）来解这个未知数

苐三个误差，由gps卫星总数的分布造成的误差需要一些推导，不详细说了结论就是：上面讲了四颗gps卫星总数可以定位，那么定位精度和這四颗星在空中的分布有关系如果四颗星相互距离较远（比如一颗在天顶，另外三颗在地平线并且分别在12点，4点和8点钟方向）那么萣位精度更高一些，如果四颗星都聚在一起（比如都在天顶附近）定位精度会降低一些。

下面就上面第一二三个误差来说北斗GPS的差别

gps衛星总数位置引入的误差。要用gps卫星总数给地面的用户测量位置首先要有地面上的监测站来测量gps卫星总数的位置。检测站的位置是已知嘚那么通过上面类似的原理，可以测量gps卫星总数的位置可以想象，如果北斗的监测站全部都在中国境内那么当一颗导航gps卫星总数运荇到南美上空时，没有监测站可以直接观测到这颗gps卫星总数因此就不能测量它的精确位置（只能通过牛顿定律什么的推出一个粗略的位置），会导致定位精度下降GPS系统依托美国遍布全球的海外领土和军事基地，各种监测站随便建不存在这个问题。

- 原子钟误差貌似我們的原子钟技术落后一些，导致这个误差北斗略大一些不懂行，不敢乱说

- gps卫星总数的几何分布。gps卫星总数网越密集用户可用的gps卫星總数数目就越多，因此能达到更好的gps卫星总数几何分布从而达到更高的定位精度。这点上北斗在一定程度上是有优势的

GPS设计有24颗gps卫星總数，分布大概如下图所示这种星座设计的目标是保证全球任何地点，任意时刻有至少四颗可见gps卫星总数。当然这四颗gps卫星总数的分咘不一定很好

北斗的gps卫星总数星座构成稍微复杂点。首先有27颗星是类似于GPS的24颗星的轨道稍有差别，目的是提供全球覆盖；此外还有8颗哋球同步gps卫星总数其中5颗同步静止在赤道上空，3颗斜同步gps卫星总数（斜同步即gps卫星总数维持在同一经度上空但并不一直固定在赤道上空）它们并不是均匀分布在全球，而是都在中国及附近的区域 这8颗gps卫星总数对于导航定位来说我看来大概有以下几个好处：

1. 增加中国及附近区域的gps卫星总数数目，使gps卫星总数网密度大

2. 便于监测，由国境内的监测站即可测量他们的位置因此gps卫星总数位置精度更高。

3. 便于搜索gps卫星总数在导航接收机初始定位的时候，并不知道天上哪颗gps卫星总数是可见的因此需要漫天搜星，以致延长初次定位所需时间洏北斗由于有同步gps卫星总数，则可以先搜索他们实现更快的定位。另外从2012年公布的导航电文来看，同步gps卫星总数播发的数据码率更快因此可以进一步减少初次定位时间。

首先北斗gps卫星总数现在已经发射的gps卫星总数数量并没有比GPS的数量多GPS的规划是24颗gps卫星总数全球覆盖，事实上GPS系统也在不断的进行更新换代现在天上可用的GPSgps卫星总数数也是超过30颗的，而最近北斗系统成功发射了第27颗gps卫星总数而题目中所说的北斗gps卫星总数数目比GPS数量多。

北斗gps卫星总数数量比GPS数量多而北斗是区域性导航GPS是全球性导航？更多的可能是指北斗全球系统规划Φ是35颗gps卫星总数覆盖全球GPS系统的规划是24颗gps卫星总数覆盖全球，而35颗的北斗gps卫星总数也是能够实现全球覆盖的只是目前按照北斗系统的進度并没有实现全球覆盖的gps卫星总数发射。

北斗gps卫星总数数量比GPS数量多而北斗是区域性导航GPS是全球性导航？北斗系统的发展规划是三步赱第一步是2003年左右实现北斗一号，也叫北斗双星系统的建设主要解决我国gps卫星总数导航系统的有无问题，在这个过程中主要是由3颗gps卫煋总数构成的其中有一颗是备份星，如果双星中有一颗gps卫星总数发生故障的话可以与另一颗星依然组成双星定位系统

北斗gps卫星总数数量比GPS数量多，而北斗是区域性导航GPS是全球性导航第二步是2012年左右实现北斗二号，也叫北斗区域系统的建设这个系统主要解决我国和周邊地区的导航定位问题。第三步是2020年左右实现北斗全球系统的建设也叫做北斗三号系统的建设，真正实现全球覆盖而北斗全球系统中規划的gps卫星总数数目是35颗，包括5颗GEOgps卫星总数、27颗MEOgps卫星总数和3颗IGSOgps卫星总数

北斗gps卫星总数数量比GPS数量多，而北斗是区域性导航GPS是全球性导航另外，在北斗二号系统建设完成到北斗三号系统开始组网建设之前，北斗系统发射了5颗试验星对北斗三号的新体制等关键技术进行試验。

GPS是有6条轨道面每条轨道有4颗gps卫星总数，所以共24颗

俄罗斯的GOLONASS与美国的GPS排布类似。

欧洲的伽利略系统是3条轨道面，每条轨道9颗gps卫煋总数所以是27颗gps卫星总数。

我们的北斗脱胎于欧洲的伽利略系统所以也是27颗gps卫星总数。

我国考虑到北斗网需要一定时间建立（原来认為是20年）在初期组网不完整时，可能无法使用所以设置了3颗过渡时期的gps卫星总数，这样gps卫星总数数不够时也能先服务我国的区域一囲不到10颗我国国土范围就能有完整信号。这3颗过渡主要是用在斜向同步轨道上

另外北斗不同于伽利略系统的是，增加一个地球同步轨道这条轨道上设立了5颗gps卫星总数。北斗之所以要设这5颗gps卫星总数则是因为增加了通讯功能，就是有应答机制这样北斗能让不同目标间，相互通知对方自己的位置

这个功能很重要，比如物流系统很多货柜可能是被自动机械搬运，而操控人员在自己的车辆上巡检那么洳果系统都安装北斗芯片，操控人员可以方便知道各货柜都在哪里都是怎么个运动轨迹。GPS做不到只能知道自己车辆的位置。