第49颗星升空，北斗快建成了

　　昨天，中国第49颗北斗卫星顺利升空。
　　北斗这一年发生了什么？
　　2018年，北斗系统创下了人类四大全球卫星导航系统的新纪录：一年10箭18星，远超美国GPS系统最快纪录一年6星，苏联/俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）系统一年9星，欧洲伽利略（Galileo）系统一年6星。
　　效果也很显著，图一是2018年11月时全球任一点可以看到的北斗卫星数目，图二是2019年11月时的数目。按照卫星定位理论，收集到4颗卫星即可实现定位，在有一定辅助信息的情况下3颗也可以实现，从目前来看北斗已经基本＂点亮＂全球了，能实现全球基本应用。
　　亚太和一带一路地区，已经完全被点亮！
　　截至目前，今年北斗又发了6颗，目前尚有多颗卫星处于调试状态，因而图二还会进一步被点亮，2020年妥妥的亮遍全球。
　　按照北斗三代系统的规划，北斗将是一个三中轨道的卫星导航系统，不同于目前另外三个全球卫星定位系统都采用距离地面20000千米左右的中圆卫星轨道，参见图三中北斗（右）和GPS（左）的对比。
　　对于最终稳定的北斗系统而言，27颗卫星处在距离地面21500千米的中圆轨道，分布在三个轨道面上，保持55度倾角；5颗卫星采取赤道上空35800千米高的地球静止轨道；3颗卫星处在倾斜地球同步轨道（也接近35800千米高）、保持约55度倾角。
　　这第49颗卫星，就是第3颗倾斜地球同步轨道卫星，这一小小＂分系统＂算是建成了。
　　这样带来一定好处：27颗中圆轨道卫星为主力，围绕地球一圈的轨道周期约为12小时，可以保持对全球范围内任一点的稳定覆盖，在任意时间、任意地点观测到6颗星以上，符合常规卫星定位系统需求。55度倾角的设计，也增加了对人口稠密的地球中低纬度区域覆盖。
　　北斗的地球静止轨道和倾斜同步轨道则是为中国乃至亚太地区特殊定制而来。例如，日本拥有四颗倾斜同步轨道的准天顶系统，用以提高GPS在日本的应用精度，我国相当于在设计之初就有亚太专属服务。两种高轨卫星的轨道周期与地球自转24小时周期完全同步，因而相对而言5颗卫星静止在赤道上空，3颗卫星由于倾角设置相对地面做固定周期的运动，投影轨迹始终留在亚太及沿赤道对称区域，抗遮挡能力强。因而在亚太地区可以几乎永久保持至少12颗卫星可见，大幅提高该区域定位精度。在配合地面建设的增强基站情况下，实现分米乃至厘米级定位亦很现实。
　　三种不同轨道在地面的投影可参见图四（来自：Scientific reports. 4. 4692. 10.1038/srep04692）
　　那么北斗到底能服务多少用户？
　　答案是：无限个。
　　北斗的原理可以简单描述为：当你（接收机）收到信号时，可以比对得到接收机上时间与接收到的卫星信息显示时间之间差距，这个差距乘以光速就是你和卫星之间的距离（还有一个方法是数中间隔了多少个信号波长）。卫星由于有专门的科学家维持，它的位置极其精确，在1厘米级别；它的钟是原子钟，几千万年才可能错1秒，它的所有信息可以认为无误差。
　　那么你只需要解出四个参数：在地球上的三维坐标x，y，z和钟差（毕竟用户的石英钟不可能和原子钟精度相比，需要把它的误差做一个未知数解出来）。观测到四个卫星，就可以构建四个方程，解出四个未知数。北斗建成后在亚太地区则完全可以保证到12颗以上，数量越多，精度越高。
　　所以，对卫星而言，永远只做一件事情：往地面发信号，一直在说我在哪儿，几点了，卫星不需要做任何辅助你的计算。用户只要能收到信号进行解算即可，与这些卫星没有任何交流，也不消耗它们任何一丝能量，因而理论上无限用户量。
　　北斗到底有啥用？
　　于军用，现在美军已经几乎找不到不带GPS的装备了，随着GPS而来的＂外科手术式攻击＂、＂斩首行动＂、＂零伤亡＂术语了解下？
　　于民用，开车、外卖、快递、打车、金融、电网等等等等，展开说怕不能说个1万字都打不住。
　　北斗快建成了，恭喜！