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为什么军用导航卫星要组成星座?

导航卫星为什么导航呢?原来,导航卫星会不断发出无线电信号,内容是“现在是×点×分×秒”。由于电磁波传输到地面需要一定的时间,用户的接收机收到信号时,肯定已经过去了一小段时间。用户接收机上也装有时钟,用当时的时刻减去无线电信号中所说的时刻,就得到了电磁波的传输时间,乘以光速,就知道了卫星到接收机的距离。由于导航卫星的精确位置知道的,所以用户知道自己处于以导航卫星为中心,以卫星到接收机距离为半径的球壳上。如果用户测到了2颗导航卫星的位置用户与它们间的距离用户就必然处于以这两个卫星为中心的两个球壳的交界线,即一个圆圈上。如果用户能测量到3颗卫星,就能知道自己的精确位置了。如果用户知道自己的运动速度,可以连测2次位置,然后用2次位置距离除以2次测量之间的时间差,就得到了平均速度。

理论上讲,导航卫星有3颗就够了,但为了实现导航服务的全球覆盖并减小误差,必须有更多导航卫星。美国和俄罗斯经过精确计算,确认只有发射24颗导航卫星才能提供足够精确导航服务。因此,导航卫星必须由多颗卫星组成,而且每颗卫星与地球的相对位置、卫星与卫星的相对位置都有精确要求,也就是所谓的星座。目前已使用的军用导航卫星星座有美国的GPS(全球定位系统)、俄罗斯的GLONASS(全球导航卫星系统)和中国的“北斗”卫星导航系统。