GPS知乎

知乎知乎搜索搜索提问首页话题发现注册知乎登录全球定位系统(GPS)北斗卫星定位系统(BDS)为什么北斗卫星导航系统需要35颗卫星才能覆盖全球，而GPS只要24颗就够了呢？添加评论分享按票数排序按时间排序9个回答赞同1037反对，不会显示你的姓名知乎用户，好奇的眼知乎用户、孙11、lorinlorin等人赞同反对目前的两个不靠谱回答！需要的卫星数目和别人占坑没有任何关系，我就讲讲课堂里老是永远不会教的东西吧。老师最多只会给你讲有多少颗星，各自功能是什么，永远不会讲为什么这样。先上图，取自wikipediaGLONASS（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）。好，下面开始讲为什么北斗要35颗：1.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？2.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？。3.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。4.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！（贩卖私货：我在这里的回答：为什么中国人缺少创造力？）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。再上点儿花絮：谷歌地图上可以看到所有的卫星这些卫星的名字：编辑于2013-05-2381条评论感谢分享收藏•没有帮助•举报赞同31反对，不会显示你的姓名李五九，上善若水校看风云牛嘉豪、石润泉、吴虹等人赞同楼上的回答很长，是导航星座非常详尽的知识普及。为此我投了赞成票。但我认为TOP1回答答非所问，因此略做补充。北斗II在学GPS。GPS在做GPSIII。导航星座使用中轨4*6或3*8（4*6效果好）卫星可以做到很好的覆盖。更多卫星的导航星座可以增强导航服务。若做区域增强，可在特定区域增加同步卫星或高轨道卫星。卫星有生命期，美国一般8年，实际卫星生命期会超期。质量不错。我们的卫星还需提高原部件质量和总装质量，因为很多元件说是寿命3年，3年零1个月准出问题。所以24，35不是个定数，好多卫星会在整体星座建成前就需要更新换代了。先聊这么多。楼上答的有两处概念不准确。2014.1.26补充：有评论@陈骁质疑元件质量问题，看看今天的新闻，玉兔严格说虽然不是卫星，她大量使用了卫星元件。--------------------------丰富的表达看来对于获得赞同票很重要。知乎用户的自然科学水平有待提高。编辑于2014-01-2711条评论赞同4反对，不会显示你的姓名Remix娄帅，爱睡觉爱生活章文俊、张丹青、知乎用户等人赞同后天考试，今天正好复习到了。随便上点图帮助理解吧。Geostationary(Geosynchronous)Earthorbit(GEO)轨道距离35,786km，运行周期同地球自传周期LowEarthOrbit(LEO)轨道距离600–2000km运行周期90minutes到2hoursHighlyEllipticalOrbits(HEO)在近地点(Perigee)速度快，远地点(Apogee)速度慢轨道距离ie.Archimedes卫星6,26800km/1000kmMediumEarthOrbits(MEO)轨道距离~10,000km，周期6hours需要大概10-17卫星以及2-3轨道面来覆盖地球ie.Odyssey(12,10354km),ICOGlobalCommunications(12,10354km)显示全部发布于2013-05-233条评论赞同5反对，不会显示你的姓名真要用真实名字吗章北海、于国瑞、张connie等人赞同中国卫星的设计冗余是很多的，北斗用东三平台，设计寿命八年。这个平台的卫星很多都超期服役好几年好不好。嫦娥一二都是这个平台的，也没看过了寿命就挂了。并非什么轨道被占了或者一堆备份的原因。其实按工作体制，北斗要24颗也够。不过因为北斗二代还分为好几期，第一期先要满足亚太地区的需求，所以光发MEO轨道(前面有人说中轨道，但这个轨道高度两万公里，周期12小时而非6小时)的卫星还不够，还要发一些同步轨道(GEO)和倾斜同步轨道(IGEO)，才能满足亚太地区24小时都能接收到足够的信号。全球组网后，同样会发很多同步轨道和倾斜同步轨道的卫星，好处是可以在局部地区增强信号，提高精度。再加上几个备份卫星，35颗并不多。发布于2013-12-142条评论赞同0反对，不会显示你的姓名星土，软件，计算机这个页面是当前工作的31颗GPS卫星=constellationstatus发布于2013-05-23添加评论赞同0反对，不会显示你的姓名知乎用户，卫星导航和其他有趣的事情因为多出来了倾斜轨道卫星和同步轨道卫星啊。【三种北斗星座组网卫星有什么区别？】PS：GPS和GLONASS的实际星座也不止24颗卫星，有备用卫星。24颗只是理论情况而已。发布于2013-06-27添加评论赞同0反对，不会显示你的姓名xingwing，lbs，定位、地图、室内星历不同发布于2013-12-26添加评论赞同0反对，不会显示你的姓名匿名用户我只想说北斗不仅是用来导航定位的。还有几颗所谓多余卫星有其重要用途。。。就这么多。发布于2014-08-08添加评论赞同4反对，不会显示你的姓名ScriptAw，晚安的正确用法wanggorillaz、知乎用户、知乎用户等人赞同绕地轨道是非常有限珍贵的资源GPS最先占据了最有效的轨道,其次是欧洲的伽利略计划（27颗卫星）我天朝起步较晚剩下的轨道没那么有效率发布于2013-05-224条评论感谢分享收藏•没有帮助•举报我来回答这个问题道高一尺魔高一丈GPS的反制與反反制GPS：CounterMeasuresandCounter-CounterMeasures作者：楊溫利從古至今，軍隊在戰爭中就是不斷在回答三個有關位置的問題：「我在何處？友軍在何處？敵軍在何處？」無怪乎，自從1990年代以來，全球定位系統（GlobalPositioningSystem,GPS），已然成為軍事行動之中，不可或缺的關鍵環節。眾所周知，GPS全名為「定時測距導航系統」（NavigationSystemwithTimingAndRanging,NAVSTAR），為一系列共24枚部署於約20,000公里軌道上的導航衛星負責發送導航信號，再由各個使用者接收解算得出自身的位置。GPS不僅用於部隊單位與作戰載台各自定位的依據，更已廣泛應用於武器的導引，所提供經濟、精確的定位資訊，在某些方面幾乎顛覆傳統對火力的認識，大幅增強部隊的殺傷力。由於GPS在軍事上的重要性，GPS的反制與反反制便成為一個不容忽視的議題，本文將針對此提供一概略性的討論與思索。硬殺與所有的反制措施一般，反制GPS的途徑一樣也可分為硬殺（Hard-kill）與軟殺（Soft-kill）兩種。硬殺不消說，就是設法擊落或是擊毀GPS衛星。一說到反衛星能力，人們很快就會想起冷戰那個武器突飛猛進的時代，蘇聯早在1960年代即從事反衛星武器的實驗，而美國在1980年代也有接近服役的反衛星武器計畫。不過當時美蘇所研究的，多是如何擊毀數百公里低軌道的偵察衛星，而且終究沒有服役。相對的，GPS衛星卻位於20,000公里高的軌道，光是要達到這個高度就很不簡單，因此許多人直覺地認為：要擊落GPS衛星即使不是不可能，至少也是很困難的事；時至今日，就連科技最先進的美國也無法擊落GPS衛星。只是，GPS衛星就真如想像中那麼安全嗎？20,000公里高的軌道就能使之免於被攻擊嗎？其實，人類的太空科技早在數十年前即有突飛猛進的發展，那是一個現今想來仍教人神往的宇宙探索時代：1963年發射首枚地球同步衛星、1965年飛越火星、1966年第一次月面軟著陸成功、登陸金星、1968年第一次載人繞月飛行、1969年首次登陸月球；而飛離太陽系的航海家太空船，以及至今仍在使用的太空梭，也都在1977年升空。既然人類已經可以達到400,000公里外的月球，並將無人太空船送離太陽系，相較起來擊落僅在20,000公里高的GPS衛星，倒也真算不上是什麼困難的事。擊落GPS衛星所需的發射能力、控制、導引、機動等相關技術，其實不過也就與進行宇宙星體探測時相當。當然，精確地說，美國「現在」的確沒有反衛星武器，也沒有任何成熟的反衛星武器計畫，但美國「現在」同樣也沒有再製造一枚農神五號火箭、再把人類送上月球。這表示美國目前在技術上無法登月嗎？並非如此，這是一個「意圖」的問題，無關技術「能力」。目前並無可擊落GPS衛星的反衛星武器雖然是個「事實」，但在這個現象的背後並不是「技術」上不