北斗三号全球星座由地球静止轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)、中圆地球轨道(MEO)三种轨道卫星组成,北斗人称这三种卫星为“北斗三兄弟”。
三种轨道区别:
1、GEO卫星
位于距地球约3.6万千米、与赤道平行且倾角为0°的轨道。GEO卫星定点于赤道上空,理论上星下点轨迹(即卫星运行轨迹在地球上的投影)是一个点,因其运动周期与地球自转周期相同,相对地面保持静止,所以称作地球静止轨道卫星。
GEO卫星单星信号覆盖范围很广,一般来说,三颗GEO卫星就可实现对全球除南北极之外绝大多数区域的信号覆盖。GEO卫星始终随地球自转而动,对覆盖区域内用户的可见性达到100%。同时,GEO卫星因轨道高,具有良好的抗遮蔽性,在城市、峡谷、山区等具有十分明显的应用优势。
2、IGSO卫星
与GEO卫星轨道高度相同,运行周期也与地球自转周期相同,但其运行轨道面与赤道面有一定夹角,所以称作倾斜同步轨道卫星。IGSO卫星星下点轨迹呈现“8”字形。
与GEO卫星同为高轨卫星,IGSO卫星信号抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区,其性能优势明显。IGSO总是覆盖地球上某一个区域,可与GEO卫星搭配,形成良好的几何构型,一定程度上克服GEO卫星在高纬度地区仰角过低带来的影响。同时,由于我国地处北半球,GEO在赤道平面内运行,由于高大山体、建筑物的遮挡,在其北侧的用户难以接收GEO卫星信号,即存在北坡效应问题,而IGSO卫星可有效缓解这一问题的影响。
3、MEO卫星
星如其名,小巧灵活。全球卫星导航系统星座多由MEO卫星组成,运行轨道在约2万公里高度轨道。MEO卫星像极了不知疲倦的小萌娃,在自己的跑道上绕着地球一圈又一圈地奔跑,星下点轨迹不停地画着波浪线,以便覆盖到全球更广阔的区域。
MEO卫星因其全球运行、全球覆盖的特点,是全球卫星导航系统实现全球服务的最优选择。
在北斗三号全球卫星导航系统的30颗组网卫星中,有24颗在中圆地球轨道,轨道高度21528公里,周期约12小时,24颗平均分布在3个轨道面上,轨道面之间相隔120°(升交点赤经分别相差120°)均匀分布,轨道倾角为55°(轨道平面与赤道面夹角)。每条轨道上的MEO卫星又间隔分布在轨道的各个相位,保证地球自转时,卫星能时间和空间同时均匀的扫过地表。这24颗卫星在2019年已经完成发射。中圆地球轨道(MEO)卫星是导航系统最基础的轨道星座。GPS就只是采用了这种轨道设计。