北斗這一年發生了什麼？_風聞

2018年，北斗系統創下了人類四大全球衞星導航系統的新紀錄：一年10箭18星，遠超美國GPS系統最快紀錄一年6星，蘇聯/俄羅斯格洛納斯（GLONASS）系統一年9星，歐洲伽利略（Galileo）系統一年6星。

效果也很顯著，圖一是2018年11月時全球任一點可以看到的北斗衞星數目，圖二是2019年11月時的數目。按照衞星定位理論，收集到4顆衞星即可實現定位，在有一定輔助信息的情況下3顆也可以實現，從目前來看北斗已經基本“點亮”全球了，能實現全球基本應用。

圖一

圖二

亞太和一帶一路地區，已經完全被點亮！

截至目前，今年北斗又發了6顆，目前尚有多顆衞星處於調試狀態，因而圖二還會進一步被點亮，2020年妥妥的亮遍全球。

按照北斗三代系統的規劃，北斗將是一個三中軌道的衞星導航系統，不同於目前另外三個全球衞星定位系統都採用距離地面20000千米左右的中圓衞星軌道，參見圖三中北斗（右）和GPS（左）的對比。

圖三

對於最終穩定的北斗系統而言，27顆衞星處在距離地面21500千米的中圓軌道，分佈在三個軌道面上，保持55度傾角；5顆衞星採取赤道上空35800千米高的地球靜止軌道；3顆衞星處在傾斜地球同步軌道（也接近35800千米高）、保持約55度傾角。

這第49顆衞星，就是第3顆傾斜地球同步軌道衞星，這一小小“分系統”算是建成了。

這樣帶來一定好處：27顆中圓軌道衞星為主力，圍繞地球一圈的軌道週期約為12小時，可以保持對全球範圍內任一點的穩定覆蓋，在任意時間、任意地點觀測到6顆星以上，符合常規衞星定位系統需求。55度傾角的設計，也增加了對人口稠密的地球中低緯度區域覆蓋。

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特殊定製而來。例如，日本擁有四顆傾斜同步軌道的準天頂系統，用以提高GPS在日本的應用精度，我國相當於在設計之初就有亞太專屬服務。兩種高軌衞星的軌道週期與地球自轉24小時週期完全同步，因而相對而言5顆衞星靜止在赤道上空，3顆衞星由於傾角設置相對地面做固定週期的運動，投影軌跡始終留在亞太及沿赤道對稱區域，抗遮擋能力強。因而在亞太地區可以幾乎永久保持至少12顆衞星可見，大幅提高該區域定位精度。在配合地面建設的增強基站情況下，實現分米乃至釐米級定位亦很現實。

三種不同軌道在地面的投影可參見圖四（來自：Scientific reports. 4. 4692. 10.1038/srep04692）

圖四

那麼北斗到底能服務多少用户？

答案是：無限個。

北斗的原理可以簡單描述為：當你（接收機）收到信號時，可以比對得到接收機上時間與接收到的衞星信息顯示時間之間差距，這個差距乘以光速就是你和衞星之間的距離（還有一個方法是數中間隔了多少個信號波長）。衞星由於有專門的科學家維持，它的位置極其精確，在1釐米級別；它的鐘是原子鐘，幾千萬年才可能錯1秒，它的所有信息可以認為無誤差。

那麼你只需要解出四個參數：在地球上的三維座標x，y，z和鐘差（畢竟用户的石英鐘不可能和原子鐘精度相比，需要把它的誤差做一個未知數解出來）。觀測到四個衞星，就可以構建四個方程，解出四個未知數。北斗建成後在亞太地區則完全可以保證到12顆以上，數量越多，精度越高。

所以，對衞星而言，永遠只做一件事情：往地面發信號，一直在説我在哪兒，幾點了，衞星不需要做任何輔助你的計算。用户只要能收到信號進行解算即可，與這些衞星沒有任何交流，也不消耗它們任何一絲能量，因而理論上無限用户量。

北斗到底有啥用？

于軍用，現在美軍已經幾乎找不到不帶GPS的裝備了，隨着GPS而來的“外科手術式攻擊”、“斬首行動”、“零傷亡”術語瞭解下？

於民用，開車、外賣、快遞、打車、金融、電網等等等等，展開説怕不能説個1萬字都打不住。

北斗快建成了，恭喜！