这个卫星家族厉害，能帮你抓小精灵

　　还记得那个能跟着手机在现实世界抓小精灵的游戏吗？不管你是否体验过在现实中抓捕小精灵，但你需要知道的是，这一切都离不开导航定位卫星。

　　宠物精灵AR手游游戏界面|

　　导航定位卫星是在太空运行，组成导航卫星系统空间部分的人造地球卫星，通过播发无线电导航信号为地面、海洋、空中与空间用户提供高精度定位、导航与授时服务。

　　卫星导航的应用不仅涉及到军事，也提高和改变了现代战争，而且在民用领域，比如交通运输、基础设施建设、精细农业、通信与网络、金融保险、电力生产、海洋渔业、休闲旅游以及人们的日常生活，都发挥着非常重要的作用。

　　这么有用的导航定位卫星是怎么来的？它是如何发展成现在这样的呢？

　　1957年10月，苏联第一颗人造地球卫星。发射后，美国对该卫星信号进行了细致的观测。他们发现，精确已知观测站位置时，利用卫星信号的多普勒频移数据可以确定卫星的轨道；反之，精确已知卫星轨道时，通过测量卫星信号的多普勒频移，可以确定信号测量、接收装置的位置。

　　技术人员正在调整第一颗人造地球卫星斯普特尼克一号|

　　那时，美国装备北极星战略导弹的新型核动力潜艇需要全球导航定位功能，以实现定位。于是，便以此发现为契机，逐渐发展出了世界首个基于多普勒测速技术的卫星导航系统——子午仪导航卫星系统。

　　美国北极星战略导弹|

　　1959年9月，首颗子午仪卫星发射。但这次发射并没有取得成功。直到1964年9月，子午仪系统终于部署完成并交付美军使用。

　　首颗子午仪卫星Transit-0|

　　子午仪系统由空间段、控制段和用户段3部分组成。空间段包括5～6颗卫星，系统静态用户的二维定位精度约25m，海上航行船舶的典型定位精度约200～500m。美军使用子午仪系统时间长达32年。

　　而与子午仪导航卫星系统几乎同时开展的，还有苏联的多普勒测速导航卫星系统。由于技术原因，直到1976年苏联的多普勒测速导航卫星系统帆系统才交付海军使用。随后，又部署了帆系统的民用版本蝉系统。

　　帆卫星（左）和蝉卫星（右）|

　　尽管多普勒测速导航卫星系统成功应用，但它存在精度低，不能提供连续的导航、定位信息，且难以服务高动态用户的缺点。后来，时间测距导航定位理论的出现为实现全天时、全天候、高精度的卫星导航定位提供了理论支撑。

　　20世纪60年代末，美国分别启动了621B和导航星全球定位系统计划，后来合并为GPS计划。我们通常所说的GPS，就是从这里诞生的。

　　20世纪70年代末至20世纪80年代，美国和苏联在导航定位卫星上展开了激烈的竞争。1978年2月，美国成功发射首颗GPS卫星，1987年完成了卫星测试和系统组网工作，转入系统部署阶段。

　　第一代GPS卫星|

　　同一时期，苏联开展了格洛纳斯全球导航卫星系统的工作。1982年10月成功发射首颗格洛纳斯卫星，至1985年格洛纳斯系统试验、测试阶段完成，进入系统部署阶段，共发射卫星11颗。

　　格洛纳斯卫星|

　　20世纪90年代，是全球导航卫星系统发展的第一个黄金十年。1994年3月，24颗卫星组成的GPS系统空间段部署完成，1995年全面运行。格洛纳斯系统在1996年完成部署投入运行。欧洲也于1998年11月启动了伽利略自主导航卫星系统的方案论证工作。

　　伽利略-A卫星|

　　然而，由于政治、经济等因素，格洛纳斯系统投入运行后即陷入星座卫星数量不足的境地，星座卫星数量一度降到7颗，无法提供定位、导航与授时服务。

　　进入21世纪，全球导航卫星系统迎来了第二个黄金发展期。2000年，美国启动GPS系统现代化计划，进行GPS系统星座和地面控制段的现代化改进。截至2012年，美国GPS系统经现代化改进的卫星9颗。

　　GPS-2RM卫星|

　　2001年8月，俄罗斯决定恢复格洛纳斯系统并进行现代化改造。2011年2月，首颗现代化的格洛纳斯-K1-01卫星发射；2011年底，格洛纳斯系统全面恢复。

　　格洛纳斯-K卫星|

　　2002年3月，欧盟正式批准伽利略计划。伽利略系统是欧洲自主发展的全球导航卫星系统，是建立独立的卫星导航能力的重要项目。截至2012年，伽利略系统仍处于试验、验证阶段，已发射试验与验证卫星4颗。

　　伽利略-iov卫星|

　　日本与印度分别于2002年、2006年正式启动了区域导航卫星系统发展计划。日本首颗准天顶卫星于2010年9月成功发射，并提供服务。

　　准天顶卫星|

　　中国北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统。2000年初步建成北斗卫星导航试验系统。截止到2012年年底，已提供在亚太地区范围内的区域服务。预计2020年建成北斗全球系统，向全球提供服务。

　　北斗卫星导航系统|

　　更远的未来，脉冲星定位、导航与授时技术的发展值得期待，将使导航卫星系统不再依赖地面系统的控制与支持，实现导航卫星系统的自主运行，为人类探索更远的太空提供可靠的导航定位手段。

　　参考文献/《世界航天器大全》

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