导航卫星

[拼音]：daohangweixing

[外文]：navigation satellite

为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的人造地球卫星。卫星导航定位，具有高精度、全天候、能覆盖全球和用户设备简便等优点，在军事上有极重要的价值。

美国于1960年4月，发射了世界上第一颗导航卫星“子午仪”1B，并于1964年7月组成导航卫星网正式投入使用，主要是为核潜艇提供全天候导航定位（图1）。苏联在“宇宙”号卫星系列中，混编有类似“子午仪”这类导航卫星。为发展三维、全球、实时和高精度的导航卫星系统，美国于70年代初，开始研制第二代导航卫星“导航星”，预计于80年代中后期组网为全球定位系统。与此同时，苏联也在发展全球导航卫星系统。

“子午仪”导航卫星运行在高度约1000公里的圆形极地轨道上，连续播送150兆赫和400兆赫的双频导航信号，采用双频是为了修正电离层对导航信号的折射影响。用户从测得无线电信号的频率变化（多普勒频移）中计算其相对于卫星的速度，根据这个速度和卫星发送的轨道参数与时间信号，即可算出自身的地理位置坐标。卫星的轨道参数是由地面上几个跟踪观测站同时进行测量和计算，通过注入站发往卫星的。“子午仪”导航卫星的定位精度一般为40～50米，其卫星网由5～6颗卫星组成，用户大约每隔1.5小时才能收到一次导航信号，因此不能做到随时定位。美国“导航星”全球定位系统的工作原理是多星时间测距（图 2）。每颗导航星都装有非常精确的铷原子钟（每3万年误差1秒）。卫星连续播送其位置和时间信号。如用户使用与卫星严格同步的时钟，同时接收3颗卫星发射的信号，测定信号从卫星到用户的传播时间，求得 3个距离，根据这3个距离及3颗卫星的轨道参数和时间信号，即可计算出用户的精确位置(经纬度和高度)。如果用户不携带高精度的原子钟，就需要接收几何位置适当的 4颗卫星发射的信号，才能精确定位，并获得精确的时间和运动速度。

“导航星”全球定位系统由卫星网、地面控制站和用户导航设备三大部分构成。80年代后期，该卫星网将由18～24颗卫星组成。主要分布在间隔120°的 3个轨道面内。轨道高度约2万公里，倾角63°，周期约12小时。这样的卫星网可使任何地点或近地空间的用户，能同时收到至少 4颗卫星的信号，以保证全球覆盖、三维定位和连续导航。该系统定位精度为十几米，测速精度优于0.1米/秒，授时精度优于1微秒。

导航卫星可用来进行几何大地测量，但测量台、站必须遍布全球各地才能达到测地的目的。还可精确测定导航卫星的轨道摄动，用于计算地球重力场模型。