不知道名字怎么读的“夔龙系统”有多厉害？

这个系统正好与我的研究课题非常相关，也因为是所谓的“内行”，更希望认真学习总结一下这个系统。这两天终于有时间战胜拖延症了，特意过来回答本题。本人之前从未听说此项目，也不存在涉密，只是科普哈。

本文结构如下：

1. 夔龙系统简介

2. 国内外卫星导航系统

3. 导航卫星增强星座系统及夔龙厘米级定位精度原因介绍

4. 作用意义及未来应用前景

1. 夔龙系统简介

先说这个名字本身，夔龙，真是挑战工科生读书的极限啊，估计会读的人极少。它的读音是 Kui，发二声。在传说中，夔是舜帝的乐官，龙是舜帝的谏官，夔龙都是辅弼良臣，相当于舜帝的左膀右臂，大大增强了舜帝的影响力和统治力。

而从技术上说，夔龙单独并没有存在意义，它必须依托于北斗卫星导航定位系统才能够提供服务，且能够大大加强北斗的作用，犹如夔龙二臣之于舜帝，因此在文化和技术意义上叫做夔龙是很有意义的。它的功能类似于一个 Differential Reference Augmentation Global Overlay Network，缩写也是 DRAGON，正好是龙，所以叫做夔龙也恰如其分。顿时感觉中国人太牛了，起个名字都这么有文化内涵。

按照这个系统的介绍，它包括 5 颗地球静止 / 同步轨道卫星和 60 颗以上的低轨卫星，形成一个星座组合。这两种轨道组合的特点如下：

地球静止轨道卫星：离地表 36000 公里左右，信号覆盖范围非常大，相对地球上某一点处于静止状态，理论上 3 颗即可覆盖全球。它们是夔龙系统的主力，主要负责将辅助北斗系统的相关信息（卫星星历、钟差、差分信息）等发送给需要的接收机；

低轨卫星：一般离地表 1000 公里以内，信号覆盖范围较小（离地面较近）且轨道周期非常短，因此需要较多卫星，60 颗并不算夸张。夔龙这一部分功能应该和航天科技集团宣布的“鸿雁星座”重合，在这个方面，夔龙这部分的功能要求是低轨卫星提供大量的辅助定位信息，比如电离层数据、多普勒信息、载波相位模糊度解算辅助等（这些名词看不懂不要紧，大致就是修正后能大大提高定位精度），起到一个“伪卫星”作用。它给地面接收机带来的效果远远不止提供差分信息最终提高定位精度这么简单，通过预发北斗相关信息，它能够大大减少地面接收机首次定位时间，在高动态接收机（比如飞机、航天器、火箭导弹）出现失锁情况时，能帮助快速恢复定位。意义不言自明。

而鸿雁星座还能从事其他功能，比如转发地面其他接收站信息、移动广播、气象监测、携带探测器（相机、红外等）做地球观测功能，这都是功能复杂的小卫星，60 颗情况下成本完全可以接受，即便不做夔龙也要搞的。

2. 国内外卫星导航系统简要介绍

目前世界上有四大定位系统：最早最成熟的 GPS 系统，俄罗斯继承苏联的 GLONASS 系统，中国的北斗 /Compass 系统和欧洲的伽利略系统。其中 GPS 和 GLONASS 是标准的军用系统，中国的北斗是半军半民（属于国家航天局，非军方），伽利略则是号称民用。这四个系统最核心的卫星都采用中轨轨道（20000 千米左右），可以保证对地球覆盖率和建网效率之间的平衡，一般 24-32 颗卫星足够。其中，北斗起点较高（发展的比较晚起点技术更加成熟），相比较其他系统有三个最大的优点：

（北斗星座）

（其中红色为北斗白色为 GPS，对比 GPS 系统只有中高轨的卫星，GLONASS 和伽利略与之类似，北斗的星座系统明显复杂很多，尤其对亚洲的覆盖效果可以达到更高的精度）

a. 唯一一个使用多种轨道平面的系统，其他三个系统都在使用中高轨道，而北斗采用三种轨道：中高轨道、地球静止 / 同步轨道和倾斜地球同步轨道，它们的组合尤其是地球同步轨道卫星，将会大大增强区域定位能力。夔龙系统的具体细节没有介绍，但我怀疑它就是北斗 5 颗地球同步卫星与“鸿雁星座”的结合，相当于在既有的北斗基础上做了进一步开发，而北斗本身就自带半个夔龙了；

b. 三频系统；北斗起点高也体现在这一点。多频系统最大的好处在于能通过组合消除电离层的绝大部分影响，而电离层是影响定轨精度最大的因素。GPS 最早只是双频，目前也在推新一代三频，北斗和伽利略都是三频，从理论上能消除更多误差达到高精度定位；

c. 短报文；所有的卫星导航系统都是无源定位，意为卫星发射信号到地球，地球上一点只要能接收到这些信号便可实现定位，理论上扩展能力无限，但用户和卫星没有任何交流。北斗带有短报文功能，简而言之就是通过北斗互发短信，这对于海事应用、军事应用的价值是极大的；

3. 导航卫星增强星座系统及夔龙厘米级定位精度原因介绍

a. 但无论是上述哪个导航卫星系统，都不得不面对各种各样的误差源，

（以前硕士论文的图，这是针对低轨卫星没有对流层，但基本相当）

其中有些误差信息可以解算出来、模型修正、GPS 实时播报等，但要想达到更高定位精度（达到分米级或更高），实时状态下必须采用差分的方式消除掉以上绝大部分影响，比如播报后的卫星钟差、GPS 卫星星历。所谓差分的最大意义就是两个接收机的情况下消除一些公共误差，可以辅助另一台接收机大大提高定位精度，这些夔龙的低轨卫星可以部分实现这个功能，但不能全部抵消。

b. 国际上已有很多地球同步卫星系统来增强 GPS、Galileo、GLONASS 等。

美国有 WAAS（广域增强系统），加强 GPS 的，主要用在美国；

欧洲有 EGNOS（地球同步卫星导航增强服务系统），加强伽利略系统的，主要用在欧洲；

日本有 QZSS（准天顶系统），加强 GPS 的，主要用在东亚，日美同盟关系下日本真是压了老命在美国身上了；

俄罗斯有 SDCM（差分校正和监测系统），加强 GLONASS 的，主要用在俄罗斯；

印度有 GAGAN，基于 GPS 的增强。但由于在与巴基斯坦冲突期间美帝关掉了印度使用 GPS 的权力，这个系统直接废掉，各种使用 GPS 导航武器、军车、飞机全瞎。印度果断认清现实，开始搞自己家的卫星导航系统。

这也给世界各国长了个教训：GPS 不可靠，不出事还好，出事了别人就掐死你喉咙了，这个事件极大推动了欧洲研制伽利略、俄罗斯重新拾起 GLONASS、中国研制北斗的脚步。

这所有的系统，都是使用地球同步卫星（最高轨的那个）加强，首先北斗自带这个功能了，其次夔龙还有 60 颗低轨卫星系统，你说牛不牛？夔龙的这一套是世界上首个低轨卫星星座的导航卫星增强系统，目前这个领域是国际上研究热点，中国是领先的。

关键还有一条，夔龙 5 颗静止卫星，加上 60 颗低轨的星座，咱们是全球覆盖的，这要远远超过全球任何一个其他的辅助系统。

c. 除此之外，夔龙用到了“300 个以上的多系统卫星导航参考站所获取的观测数据”，这是个么子东东呢？

这是指 IGS(国际卫星导航系统服务组织)的全球监测站，它们会无差别跟踪监测 GPS、北斗等各种导航卫星，生成精密的星历（卫星运动的轨迹，要想知道自己的精确位置要首先知道导航卫星的位置）。这些星历分成很多种，最准的是最终星历，但要解算并延迟 14 天左右公布，对实时定位毫无意义。但它也有种快速星历，虽然精度不及最终星历，但要比直接从导航卫星系统里获得的信息精密很多。

这个大概相当于米级到厘米级的提高，且这种星历是提前预报出来的（提前越久越不准，但基本都在厘米级到分米级之间）。所以如果能将这些星历汇总到一起，上传到夔龙系统里再发给用户，在没有差分情况下带来的精密定位精度提高也是非常夸张的，根据精密程度的不同，自然可以提供夔龙的不同的服务，这也是为什么它说：

夔龙系统提供 OS，SP，GP，Air 共 4 种数据信号，分别提供“亚米级、亚分米级、厘米级、航空安全级”服务。

所以在北斗地球静止卫星、鸿雁星座低轨卫星群、国际 IGS 服务星历等的结合下，就融合成了夔龙系统，实现厘米级定位分分钟不是问题。

4. 意义及应用前景

达到厘米级的定位精度。这个的意义不要太大，我们航天领域给低轨卫星定位，目前都是厘米级，两颗卫星之间高动态基线都是毫米级了，这是个大门类，对于科学应用（冰川、磁场、重力场、洋流、地下水）的意义极大。

先不聊天上的太空应用，就说民用的吧。

现在美国、荷兰这些国家有很多精密农业：在农业机械上装上计算机、载入程序、使用 GPS 达到厘米级定位，甚至可以在无人的情况下，完成所有的农业工作，做出来的农活简直犹如作画的艺术品一般。荷兰有很多农场，农民在干活的时候就是端着咖啡和啤酒，在车上静静地看着它自动完成，这背后离不开的是高精度的定位。

四旋翼放牛，在家里躺着睡觉就行了，无人机可以将每头牛的位置定位到左腿到右腿之间的精度

汽车自动导航与驾驶，离不了厘米级的定位精度。

机场辅助着陆、起飞系统，大大降低飞机在最危险的起飞和降落环节风险。

这种应用实在太多了，就像上面那个例子，甚至你玩的口袋怪物游戏，厘米级的意义都不言而喻，帮你抓怪。

此外，对终端定位性能也大大加强。一般的 GPS 接收机长久不用都需要数分钟重新跟踪捕获信号，或者被遮挡、被干扰情况下失锁，在有辅助星座的情况下，这种情况就基本不存在了。

军事意义其实应该是最大的吧，但也不好展开说太多，咱就举一个小小的例子。

1991 年 1 月，海湾战争，美国在 100 千米外两架飞机发了两枚 AGM-84E 斯拉姆导弹（带有 GPS 导航），轰炸伊拉克一座水电站。第一颗导弹炸开了水电站外壳，然后第二颗就顺着第一颗炸开的口子钻了进去，两颗导弹就把一个水电站彻底打废了。虽然有战机指挥，但具体的导弹位置和轨迹可是 GPS 提供的啊。那年代 GPS 才刚投入使用，比起现在的性能差的很远。

所以 1999 年美国的 B2 轰炸机用了三枚更先进的 JDAM（杰达姆联合攻击弹药）炸了咱们的南联盟大使馆，这导弹都沿着窗户进来、击穿了整个大使的官邸后还沿着弧形钻到地下十几米了，美国还跟我们说对不起啊，这 NM 是误炸。

呵呵，技术上也说不过去啊。

当年牙咬碎了都往肚里咽，现在有了北斗和马上的夔龙，NM 终于不怕不怕不怕了。

勿忘国耻，夔龙加油。

引用：

gps satellites -- NaviGadget

http://www.capigi.eu/News/News-item/ArticleId/129/Size-does-matter-the-uptake-of-GNSS

Joint Precision Approach and Landing System