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卫星
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卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体，人造卫星一般亦可称为卫星。人造卫星是由人类建造，以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中，像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。往往气体行星的卫星都很多。
[[File:卫星.jpg|缩略图|]]
人造卫星是个兴旺的家族，如果按用途分，它可分为三大类:科学卫星，技术试验卫星和应用卫星。科学卫星是用于科学探测和研究的卫星，主要包括空间物理探测卫星和天文卫星，用来研究某星球的大气、辐射带、磁层、宇宙线、太阳辐射等，并可以观测其他星体，目前世界上大多数的人造卫星为人造地球卫星，另外有人造火星卫星等人造卫星。
1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一个人造地球卫星。
随后美国、法国、日本都相继发射了人造地球卫星。
1970年4月24日，中国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星"东方红一号"，由"长征一号"运载火箭一次发射成功。卫星运行轨道距地球最近点439公里，最远点2384公里，轨道平面和地球赤道平面的夹角68.5度，绕地球一周114分钟。[[卫星重173公斤]]，[[用20009兆周的频率]]，播送《东方红》乐曲。
==中国的人造卫星产业规划==
[[《国家卫星导航产业中长期发展规划》]](以下简称《规划》)的出台将对产业发展形成很强的推动作用，而在卫星导航产业接下来的发展过程中，龙头企业将成为卫星导航产业发展的主力军。随着我国科技实力的日益提升，卫星导航产业也将迎来良好的发展机遇。
《规 划》已经国务院同意，并予以印发。《规划》提出，到2020年，我国卫星导航产业创新发展格局基本形成，产业应用规模和国际化水平大幅提升，产业规模超过 4000亿元，北斗卫星导航系统及其兼容产品在国民经济重要行业和关键领域得到广泛应用，在大众消费市场逐步推广普及，对国内卫星导航应用市场的贡献率达 到60%，重要应用领域达到80%以上，在全球市场具有较强的国际竞争力。
中国卫星导航定位协会此前发布的《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》也指出，到2015年中国卫星导航与位置服务产业年产值将超过2250亿元人民币，其中北斗卫星导航系统陆路交通应用年市场销售额将超过65亿元。
观研天下分析师还表示，4000亿元的产业规模将使卫星导航产业成为接下来新的投资的热点行业。包括卫星导航设备、汽车应用、相关原材料生产和供应商都将因此获益。随着《规划》的落实，对于相关板块的上市公司的中长期发展将起到重要作用。
对 于海外市场的开拓，《规划》指出，积极实施"走出去"战略，加大北斗卫星导航系统境外应用推广力度，鼓励有条件的企业在境外建立研发中心和营销服务网络， 大力开拓国际市场，同时鼓励国外企业开发利用北斗卫星导航系统;构建完善产业国际化发展支撑体系，提升全球化发展服务保障能力[4] 。
==人造地球卫星简介==
==概述==
人造地球卫星指用运载火箭发射到高空并使其沿着一
轨道环绕地球运行的宇宙飞行器。卫星的外貌千姿百态，有球形、多面形、圆柱形、棱柱形，还有像哑铃、皇冠、蝴蝶和大鹏等形状的。
人造地球卫星用途广、种类繁多，有太空"信使"通信卫星、太空"遥感器"地球资源卫星、太空"气象站"气象卫星、太空"向导"导航卫星、太空"间谍"侦察卫星、太空"广播员"广播卫星、太空"测绘员"测地卫星、太空"千里眼"天文卫星等，组成一个庞大的"卫星世家"。人造地球卫星具有对地球进行全方位观测的能力，其最大特点是居高临下，俯视面大。一颗运行在赤道上空轨道的卫星可以覆盖地球表面1.63亿平方公里的面积，比一架8000米高空侦察机所覆盖的面积多5600多倍。因此，对完成通信、侦察、导航等任务来说，它具有其他手段无法比拟的优势。
==组成==
人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。应用卫星的专用系统按卫星的各种用途包括:通信转发器，遥感器，导航设备等。科学卫星的专用系统则是各种空间物理探测、天文探测等仪器。技术试验卫星的专用系统则是各种新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料的试验设备。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。
==轨道==
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。
在[[卫星轨道高度达到35800千米]]，并沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时，卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同，相对位置保持不变。此卫星在地球上看来是静止地挂在高空，称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，并大大简化地面站的设备。绝大多数通过卫星的电视转播和转发通信是由静止通信卫星实现的。
==分类==
在这些发射成功的卫星中，包括科技实验考察、通信、气象、导航、地球资源、军事侦察、海洋监视、早期预警，数据中继、军用测地等用途的卫星。它们在各自领域大显神通，使人类传统文明和军事技术发生了革命性的变化。
另据专家1989年底统计，在已发射成功的各类卫星中，除去军用和科研实验用以外，民用的通信、广播、气象、导航及地球资源卫星共计1093颗，占各国发射总数的27.6%。其中通信和广播卫星共658颗、气象卫星163颗、导航卫星239颗、地球资源卫星33颗。这些卫星的工作寿命都很有限，大部分为1~2年，最长的不超过10年。按设计寿命统计，仍在轨道上工作的应用卫星并不很多。实际上1983
以前发射的应用卫星已基本上停止工作。经常保持在轨道上正常工作的约为200颗左右，最多时不超过400颗。
至1992年已经有20多个国家为宇宙大家庭增添了这类新成员4000多个，占各类航天器发射总数的90%，中国也为宇宙这个大家庭新添了33个新伙伴。拥有自行研制和发射人造卫星能力的国家已有8个[[(俄、美、法、日、中、英、印度和以色列)]]，20多个国家和地区拥有自己研制的卫星，100多个国家和地区成了国际通信卫星组织的成员。
==价值==
人造地球卫星在军事和经济上具有重要价值，因此发展最快，数量也很大。应用卫星按用途分类，有广播、电视、电话使用的通信卫星;有观察天气变化的气象卫星;有对地面物体进行导航定位的导航定位卫星;有地球资源探测卫星，海洋卫星等。按轨道的高低来分类，有36000公里的高轨道地球同步卫星;200~300公里的低轨道卫星(如军事侦察卫星)。也可按军事和民用卫星来划分。国际通信卫星已发展到第8代，一颗卫星的通信能力可达几万条的话路，工作寿命长达10年以上，世界上跨洋通信几乎由通信卫星所替代。有代表性的资源卫星有2个:一个是美国的陆地卫星，另一个是法国斯波特卫星。这两种卫星是当代国际上比较先进的地球资源卫星。它们的地面分辨目标能力分别为30米和10米。它们都有多谱段的遥感能力，具有鉴别地面上每一种目标的特别功能。
气象卫星有两种:一种是极地轨道卫星，是通过南北极轨道的卫星，轨道高度900公里，可飞经地球的每个地区，能观察到全球的云图变化。这种卫星的分辨率通常为1公里;另一种气象卫星是静止轨道卫星，它是悬在赤道上空，固定在某个地区，24小时不停地观察本地区的云图变化。世界上发射的4000多颗卫星中，大部分为军事卫星，这里面包括侦察卫星、导弹预警卫星、通信卫星、导航卫星和军事气象卫星。海湾战争中，美国曾动用了50颗卫星参加作战。美国的"大鸟"高分辨率侦察卫星，有两种功能:一是对地面目标进行拍照，再用回收仓以胶卷的形式送回地面;另一功能是以电视的形式将图象直接传输到地面，分辨率很高，为1米。前苏联也有类似的系统，与美国的技术水平相当。
==工作原理==
人造卫星的工作主要由轨道参数来确定。主要卫星轨道参数包括，近地点、远地点、周期和倾角。近地点和远地点限定卫星的轨道高度。卫星轨道高度又表明卫星的使命。60年代发射的核爆炸探测卫星的轨道高度为6万英里(地球至月球距离的四分之一)，这样，卫星便可获得对地面观察的最大视界。通信卫星被置于22 300英里，即地球同步高度，这样，它可一直"固定"在地一地域的上空。。气象卫星的轨道高度为600-800英里，以求得对地面的大范围覆盖。而为了近距离观察，间谍卫星则采用100-300英里的轨道高度。近地点与远地点的差也表明卫星的任务，例如，典型的间谍卫星的近地点低至80英里，以便尽可能低地对地面进行观察。
卫星运行轨道
卫星运行轨道
除了明显的特例，所有通信卫星都运行在22,300英里的轨道上，因为在那个高度上，它"每小时1.8万英里的速度绕地球一圈，所需的时间恰好等于地球自转的周期--约24小时。如果卫星与赤道成一线运动，它将与地球同步，或称相对静止--"固定"于地球上某一点的上空。明显的特例是苏联"闪电"卫星的轨道.只有当卫星运行在赤道上方，它才可能与地球同步，然而大部分地区处高纬度，落在赤道上空的同步卫星的视界之外。为其通信需要，苏联设计了远地点为2.5万英里、近地点为300英里的大椭圆轨道。卫星不与赤道成一线运动面是与赤道构成夹角，以使卫星在北半球飞越苏联，在南半球飞越南极洲。"闪电"的轨道周期是12小时。
==GPS系统简介==
包括三大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。
==GPS卫星星座==
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。
在两万公里高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做"间隙段"。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。
==地面监控系统==
对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历-描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准-GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。
==GPS信号接收机==
GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，位置，甚至三维速度和时间。
GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。
静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体(如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等)。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数(瞬间三维位置和三维速度)。
接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。
GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止丢失数据。
近几年，国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时，其双频接收机精度可达5MM+1PPM.D，单频接收机在一定距离内精度可达10MM+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。
各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。
GPS数据
卜默示条件，GPS模块SiRFStarIII接受每二输出位置的数据，通常$GPRMC精简数据格式的数据，包括纬度，经度的目的，速度(结)，运动方向角，年，月，时，分，秒，毫秒，定位数据是有效的或无效的，和其他重要信息。语句格式如下:
$GPRMC，，，，，，，，，，，，*，HH
只需要知道位置信息，所以在阅读唯一的，可以实际应用。
<1>:当地时间代表UTC。格式"当每分钟，小时，分钟和秒2。
<2>:工作代表国家。""显示可用的数据，"V"表示接受警报，没有可用的数据。
<3>:代表纬度数据。"子级的格式。分分分。"
<4>:纬度半球为代表的"N"或"S"。
<5>:代表经度数据。格式和LD
现状;度分钟。sub-sub-sub-sub."
<6>:代表经度半球，为"E"或"
软件读取经纬度数据用户位置停止分析，确定用户的具体位置在该地区建立和平。方法是基于用户的设置确定中心的纬度和经度和纬度和经度计算出活动维持当前的对象可以超过和平活动预定半径。结果的基础上的歧视，设置相应的标志。[5]
另外，"卫星"还可作代词，代指那种总是"绕"在别人(比如领导、有钱人) 周围，阿谀奉承、拍马屁的人。
==卫星工程系统==
位于德国巴伐利亚赖斯廷的世界上最大的卫星地面站人造卫星能够成功执行预定任务，单凭卫星本身是不行的，而需要完整的卫星工程系统，一般由以下系统组成:
发射场系统
运载火箭系统
卫星系统
测控系统
卫星应用系统
回收区系统[[(限于返回式卫星)]]
是由绕月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成。其中绕月卫星由中国空间技术研究院负责研制，被命名为嫦娥一号，选用东方红三号卫星平台，总重量2350千克，设计寿命一年;运载火箭由中国运载火箭技术研究院负责研制，选用长征三号甲，火箭全长52.52米，最大直径3.35米，运载能力为2600千克，已有10多次全胜发射记录;发射场系统由西昌卫星发射中心负责建设，选在西昌卫星发射中心，改建一系列的发射工位;测控系统由西安卫星测控中心和总装测通所负责建设，以我国现有的3频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉(VLBI)天文测量系统组成;地面应用系统由中科院空间科学与应用研究中心负责研制和建设，由数据接收、运行管理、数据预处理、数据管理、科学应用与研究五个分系统组成[6] 。