為什麼導航衛星要這麼多？北斗三顆衛星就能用，但為了准還是要多

2018年12月28日，經過了11年的漫長建設後，中國正式宣布北斗導航系統開始提供全球定位服務，北鬥成了繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯之後第三個能提供全球定位服務能力的導航系統。漫長的11年里中國共發射了四十多顆導航衛星，目前有36顆衛星正在運行，還有幾顆作為備份，為什麼一個導航系統需要這麼多衛星呢？其實如果只是為了定位，北斗只需要三顆衛星就能使用，但為了提供更準確和實時的定位服務，才發射了這麼多衛星。

衛星定位系統的基本原理大家都知道，就是利用已知的衛星軌道參數和位置，結合衛星與接收機之間的距反推得出接收機的位置。按照這樣的思路，最簡單的導航系統只需要三顆衛星就能運行，GPS的前身「子午儀定位系統」和北斗一號都是這樣的設計。

但這樣的系統有很大的缺陷，它進行一次定位需要很長時間，至少也要一小時，這是因為接收機需要足夠的時間積分才能得到衛星與自己的距離。解決這個問題的方法是引入同步軌道上的第四顆衛星，由它提供衛星與接收機之間的時間積分。北斗一號後來就採用了這個方案，補充了一顆同步衛星。

四星系統理論上解決了實時定位的問題，但它仍然缺陷多多。主要是衛星發射的導航電波進入地球大氣層時會受到大氣的影響，其中包含的信息會發生變化，被接收機接收後就會得出錯誤的位置信息。在複雜地形條件時，只要接收不到一顆衛星的信號，定位就無法完成。

解決這個問題的辦法就是多發衛星，讓它們的軌道均勻分布，這樣搜星的速度就會大大提升，不容易出現失鎖，同時接收機也可以比對各個衛星導航電波受干擾的差別，從中剔除出干擾，大大提升定位精度。子午儀系統被GPS取代前擴建到了43顆衛星，格洛納斯也有24顆衛星。

北斗系統工作的有36顆衛星，為什麼中國前後共發射了四十多顆導航衛星呢？這是為了提升系統的可靠性而發射的，多發射的衛星會作為備份星運行，在工作衛星發生意外狀況時可以迅速補上，不至於影響系統的服務。北斗三號有4顆備份衛星，GPS也有4顆備份，而格洛納斯有3顆。

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