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  • 1 # 裝備空間

    這是一個很專業的問題,前一個答案說的先發優勢有一定原因,但並不嚴謹,對於導航衛星軌道高度的確定來說是一個很複雜的過程。而先發優勢對於導航衛星的訊號頻道才是至關重要,依據國際法規,一個好的導航衛星頻道你家用了別人就不能用,所以美國GPS和俄羅斯格洛納斯就佔據了最好的訊號頻道,中國北斗佔據了次優訊號頻道,歐洲伽利略就只能撿前面三家挑剩下的了。

    至於導航衛星的軌道高度,我們先來看看目前世界四大導航系統的衛星高度:俄羅斯格洛納斯(19100千米),美國GPS(20200千米),中國北斗(21500千米),歐洲伽利略(23222千米)。

    衛星在設計之初都要考慮6個引數(軌道六根數),其中A.軌道半長軸(決定軌道高度)和B.偏心率(軌道的扁度)共同確定了衛星軌道的形狀;C.軌道傾角(軌道與赤道夾角)、D.近地點幅角(近地點位置)、E.升交點(從南到北飛越赤道的位置)、F.平近點(參考曆元時衛星的角度位置),這四個引數決定了衛星軌道的位置。

    最後,我們就來說說衛星軌道高度的問題:

    衛星軌道高和低都有有其固有的好處和缺陷,需要綜合考慮加以均衡。俗話說站得高看得遠,對衛星也有一定道理。如果衛星軌道比較低,那麼其發射訊號的覆蓋範圍比較小,並且靠近電離層容易干擾訊號,且與稀薄空氣摩擦易影響衛星執行。雖說軌道低,衛星訊號強度大,但是實現全球實時覆蓋所需要的組網衛星數量就多,像GPS這種動輒幾億美元一顆的衛星可實在組不起。

    衛星軌道高了,雖然覆蓋範圍比較大,但是訊號強度就比較低,而且發射箱衛星的成本也比較高,自然衛星軌道也不能太高。

    那麼就需要對衛星軌道進行折中,這就還需要考慮地面監控站的監管。以美國GPS為例,監控站要測量微營銷位置、傳送控制指令、注入星曆引數、校正資料等等,所以就要每一顆GPS衛星週期性的路過監控站,以方便運營和管理。

    所以美國製定的方案是衛星執行週期為11小時58分,地球自轉一圈是23小時56分,剛好是地球自轉的一半。對地面站來說,也就是地球自轉一圈,GPS衛星轉兩圈,這樣任何一顆GPS衛星基本都會在固定的時間透過固定的點,這樣對整個GPS星座的監管就會方便的多。而衛星執行週期由軌道高度決定,將GPS衛星軌道設在20200千米高度就實現了這個執行週期。

    所以俄羅斯格洛納斯和歐洲伽利略的軌道高度除了好位置被佔了以外,還要考慮這個執行週期問題。

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