二、北斗有哪幾個(gè)特點(diǎn)？

在我國長期航天技術(shù)積累和導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的后發(fā)優(yōu)勢(shì)下，我國采取了一套與其他任一導(dǎo)航系統(tǒng)都截然不同的思路。

1.三種軌道

目前另外三個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)都采用距離地面20000千米左右的中圓衛(wèi)星軌道，而北斗是唯一采用三種軌道搭配的星座：27顆衛(wèi)星處在距離地面21500千米的中圓軌道，分布在三個(gè)軌道面上，保持55度傾角；5顆衛(wèi)星采取赤道上空35800千米高的地球靜止軌道；3顆衛(wèi)星處在地球同步軌道（也接近35800千米高）、保持約55度傾角。

GPS星座（左）和北斗星座（右）的對(duì)比（左圖來源：Wikipedia）

這樣帶來一定好處：衛(wèi)星定位需要接收機(jī)收到至少4顆衛(wèi)星信號(hào)。27顆中圓軌道衛(wèi)星為主力，圍繞地球一圈的軌道周期約為12小時(shí)，可以保持對(duì)全球范圍內(nèi)任一點(diǎn)的穩(wěn)定覆蓋，在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)觀測(cè)到6顆星以上，符合常規(guī)衛(wèi)星定位系統(tǒng)需求。55度傾角的設(shè)計(jì)，也增加了對(duì)人口稠密的地球中低緯度區(qū)域覆蓋。

北斗的地球靜止軌道和傾斜同步軌道則是為中國乃至亞太地區(qū)特殊定制而來。日本擁有四顆傾斜同步軌道的準(zhǔn)天頂系統(tǒng)，用以提高GPS在日本的應(yīng)用精度，我國相當(dāng)于在設(shè)計(jì)之初就有亞太專屬服務(wù)。

兩種高軌衛(wèi)星的軌道周期與地球自轉(zhuǎn)24小時(shí)周期完全同步，因而相對(duì)而言5顆衛(wèi)星靜止在赤道上空，3顆衛(wèi)星由于傾角設(shè)置相對(duì)地面做固定周期的運(yùn)動(dòng)，投影軌跡始終留在亞太及沿赤道對(duì)稱區(qū)域，抗遮擋能力強(qiáng)。因而在亞太地區(qū)可以幾乎永久保持至少12顆衛(wèi)星可見，大幅提高該區(qū)域定位精度。在配合地面建設(shè)的增強(qiáng)基站情況下，實(shí)現(xiàn)分米乃至厘米級(jí)定位亦很現(xiàn)實(shí)。

可以從衛(wèi)星軌跡在地面投影看出北斗的亞太服務(wù)專屬：藍(lán)色8字形軌跡為傾斜同步衛(wèi)星，紅點(diǎn)為地球靜止衛(wèi)星，綠色為服務(wù)全球的中圓軌道衛(wèi)星（未全部展示）（圖自：參考文獻(xiàn)1）

其中，高軌衛(wèi)星軌道發(fā)射和入軌要求比較高，目前只能執(zhí)行一箭一星任務(wù)。但對(duì)于中圓軌道衛(wèi)星而言，隨著我國遠(yuǎn)征系列火箭上面級(jí)的逐漸成熟，相當(dāng)于有了衛(wèi)星載荷送入太空后的可多次點(diǎn)火啟動(dòng)“太空擺渡車”，能夠?qū)崿F(xiàn)一箭雙星，大大提高了效率。因而，今年中8次任務(wù)成功部署了16顆中圓軌道衛(wèi)星，2次任務(wù)完成2顆高軌衛(wèi)星，能夠搭載遠(yuǎn)征一號(hào)的長三乙火箭也成為了“金牌火箭”。

北斗一箭雙星的功臣：長征三號(hào)乙火箭（左）和遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)（右）（圖源見水?。?/span>

2. 三種工作頻率

電離層會(huì)影響電磁波傳播，是衛(wèi)星導(dǎo)航定位的最大誤差源，必須消除。電離層的干擾與衛(wèi)星信號(hào)頻率相關(guān)，因而采用至少雙頻信號(hào)可以構(gòu)建電離層延遲修正模型最大限度去除這部分干擾因素，對(duì)定位精度的提升非常顯著，三頻則可以構(gòu)建更復(fù)雜模型消除高階影響。

此外，在三個(gè)頻段上發(fā)射也增加了不同信號(hào)（軍用、民用）的調(diào)制選項(xiàng)，抗干擾能力得到提升，也提高定位可靠性，對(duì)于厘米級(jí)乃至毫米級(jí)定位中最核心的載波相位模糊度解算也大有益處。正因如此，近些年來原本雙頻信號(hào)的GPS系統(tǒng)也在擴(kuò)展成三頻系統(tǒng)?？梢?，北斗的后發(fā)優(yōu)勢(shì)不言而喻。