卫星
7卫星（Satellite）是全球导航卫星系统（GNSS）的空间段核心组成部分，主要承担向地面用户广播精确时间与位置信息的任务。作为现代导航系统的基础设施，GNSS卫星运行在地球大气层外的特定轨道上，通过发射无线电信号，为地球上的用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时（PNT）服务。目前全球主流的GNSS系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗系统，这些系统由多颗卫星组成星座，确保在全球任何地点、任何时刻都能接收到至少四颗卫星的信号12。
GNSS卫星通常配备高精度原子钟、星载计算机和导航信号发射机，能够接收地面控制站的指令并播发导航电文。根据运行轨道的不同，卫星可分为中圆地球轨道（MEO）、地球静止轨道（GEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO）等类型，以实现全球覆盖或特定区域的增强服务。随着技术的演进，现代GNSS卫星在抗干扰能力、信号兼容性和使用寿命等方面不断提升，成为现代交通、通信、农业和军事等领域不可或缺的基础设施34。
基本信息
- 中文名
卫星
- 外文名
Satellite
- 应用领域
航空航天、导航定位、通信广播
- 学科类型
航空宇航科学与技术、测绘科学与技术
发展简史
早期探索
20世纪50年代末至60年代，人类开启了卫星导航的探索阶段。美国海军研制的“子午仪”（Transit）系统和苏联的“奇卡达”（Tsikada）系统是这一时期的代表。这些系统采用低轨道卫星，基于多普勒频移原理进行定位。然而，由于当时卫星数量有限且轨道较低，用户往往需要等待较长时间（通常10-15分钟）才能接收到足够的信号完成一次定位，且精度相对较低，无法满足飞机、汽车等高动态用户的实时导航需求56。
系统建立
20世纪70年代至90年代，第二代全球导航卫星系统诞生，标志着现代GNSS时代的开始。
全球定位系统（GPS）：1978年，美国发射了首颗GPS Block I试验卫星。1994年，由24颗Block II卫星组成的星座正式建成，实现了全球覆盖。Block I卫星采用中圆地球轨道（MEO），使用铷原子钟，定位精度达到米级，奠定了现代卫星导航的基础7。
格洛纳斯系统（GLONASS）：苏联于1982年发射首颗GLONASS卫星，并于1996年完成系统建设。GLONASS卫星同样运行在MEO轨道，早期采用频分多址技术，后逐步向码分多址演进8。
北斗一号：中国于2000年建成北斗一号系统。该系统由3颗地球静止轨道卫星组成，采用有源定位体制，具备短报文通信功能，但覆盖范围初期仅限于中国及周边区域9。
现代化发展
进入21世纪，为了满足更高精度和抗干扰的需求，各主要GNSS系统开启了现代化进程。
GPS III：新一代GPS卫星具备更强的抗干扰能力，采用M码军用信号和L5民用信号，设计寿命延长至15年，旨在提升系统的安全性和可用性10。
伽利略系统（Galileo）：欧盟建设的纯民用系统，采用先进的信号体制，如AltBOC调制技术，定位精度可达厘米级，并提供高精度授时服务2。
北斗三号：中国于2020年全面建成北斗三号全球卫星导航系统。该系统采用“MEO+GEO+IGSO”混合星座，不仅具备米级定位精度和纳秒级授时精度，还保留了短报文通信等特色功能，成为全球第四个成熟的卫星导航系统411。
星座结构
GNSS卫星根据运行轨道的高度和周期，主要分为以下三类，不同类型的卫星在星座中承担不同的角色。
中圆地球轨道
中圆地球轨道（MEO）是目前绝大多数GNSS卫星采用的轨道类型。卫星通常运行在距离地面约20,000公里的高空，轨道周期约为12小时。GPS、GLONASS、Galileo和北斗三号的核心星座均采用MEO卫星。这种轨道高度适中，既能保证全球范围内的连续覆盖，又能提供较好的信号几何分布，有利于提高定位精度12。
地球静止轨道
地球静止轨道（GEO）位于赤道上空约35,786公里处，卫星的运行周期与地球自转周期相同，因此相对于地面保持静止。北斗系统在星座设计中引入了GEO卫星。这些高轨卫星主要用于增强亚太等特定区域的信号覆盖，并为区域短报文通信等业务提供支持，弥补了中低轨卫星在高纬度地区信号仰角较低的不足1。
倾斜地球同步轨道
倾斜地球同步轨道（IGSO）的卫星高度与GEO相同，但轨道平面与赤道有一定的夹角（如北斗系统采用55度夹角）。这种设计使得卫星在天球上的投影呈现“8”字形移动，能够覆盖高纬度地区，与MEO和GEO卫星配合，进一步提升了系统在全球特别是高纬度区域的性能112。
核心组件
每颗GNSS卫星都配备了精密的硬件系统，以确保在太空恶劣环境下稳定运行并播发高质量的导航信号。