北斗导航系统没有在全球范围内建立地面站，怎么进行全球导航？
北斗导航系统之所以能够实现全球覆盖，并且不需要像某些传统导航系统那样在全球范围内密集部署地面站，关键在于其独特的系统设计和技术实现。这与它所依赖的核心技术——卫星通信和精确测距——密切相关。
首先，我们需要理解导航的本质。无论是什么导航系统，其基本原理都是通过已知位置的信标（通常是卫星）向接收器发送信号，接收器测量信号传播到自身所需的时间，并结合信号的传播速度，就能计算出与信标的距离。当接收器能同时测量到来自至少四颗卫星的距离时，就可以通过三维空间中的距离交汇，精确地确定自身的位置、速度和时间。
北斗系统之所以能实现全球导航，其根本在于它并非依赖于固定在地面的基站来完成定位。相反，它是一个由多颗运行在地球轨道上的卫星组成的星座。这些卫星就像太空中不断移动的“信标”。北斗系统采用的是一种“混合星座”的模式，这意味着它同时部署了三种不同轨道类型的卫星：
地球静止轨道（GEO）卫星： 这类卫星位于赤道上空约35,786公里的固定位置，相对于地面是静止的。 GEO卫星的好处是它们在同一区域的天空停留的时间很长，并且信号传播方向相对固定，这使得它们在覆盖特定区域方面非常有效。
倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星： 这些卫星的轨道周期与地球自转周期相同，但轨道平面倾斜于赤道。因此，它们相对于地面是周期性移动的，能够提供比GEO卫星更广阔的覆盖范围，尤其是在中高纬度地区。
中圆地球轨道（MEO）卫星： 这些卫星运行在比GEO和IGSO卫星低得多的轨道上，大约在20,000公里的高度，并且以较高的速度绕地球运行。MEO卫星的数量最多，它们构成了北斗系统的基础，通过其快速移动和广泛的轨道分布，确保了在任何时间、任何地点都能有足够数量的卫星可见。
正是因为北斗拥有这样一个精心设计的、由不同轨道类型卫星组成的星座，才能实现全球覆盖。无论你在地球的哪个角落，总会有几颗北斗卫星在其轨道上运行，并且能够被你的接收器“看到”。接收器接收到这些卫星发出的信号，信号中包含了卫星的精确轨道信息、时间戳等。通过接收器内部的计算，它就能测量出信号从每一颗卫星传播到自身的时间差，然后根据光速（电磁波的传播速度）换算出与每一颗卫星的距离。
有了至少四颗卫星的距离信息，就可以在三维空间中进行“多边定位”。打个比方，你知道你离A点有多远，离B点有多远，离C点有多远，理论上你就能确定你在A、B、C三点确定的球面的交汇处。再加上第四颗卫星，就能消除因为接收器时钟不准确带来的误差，从而实现精确的三维定位，包括经度、纬度、高度以及精确的时间。
这种全球导航能力，并不需要你在地球上设置大量的地面站来“辅助”卫星。地面站的作用更多是用于“监测”和“控制”卫星。北斗系统在全球范围内设有测控站，但这些测控站的主要任务是：
1. 轨道监测与预报： 持续监测卫星的运行轨道，并进行精确的预报。
2. 卫星健康状态监测： 确保卫星的各项功能正常工作。
3. 数据上传与校正： 将地面测控站收集到的数据上传到卫星，并对卫星上的时钟和轨道参数进行必要的校正，以保证导航信号的精确性。
这些测控站虽然分散在全球，但它们的作用是维护和优化整个卫星系统的运行，而不是直接为用户提供导航信号的定位信息。就好比一个全球性的天气预报系统，它需要全球各地的气象站收集数据，但你只需要一个手机APP就能接收到预报，而不需要在你家门口建一个气象站。
所以，北斗系统之所以能实现全球导航，是依靠其庞大且分布合理的卫星星座，以及卫星本身所携带的精密时钟和导航信号。接收器通过接收这些来自太空的信号，并在内部进行复杂的计算，就能够实现高精度的全球定位。地面站更多扮演的是“后台支持”的角色，而非直接的“导航信号源”。
首先，我们需要理解导航的本质。无论是什么导航系统，其基本原理都是通过已知位置的信标（通常是卫星）向接收器发送信号，接收器测量信号传播到自身所需的时间，并结合信号的传播速度，就能计算出与信标的距离。当接收器能同时测量到来自至少四颗卫星的距离时，就可以通过三维空间中的距离交汇，精确地确定自身的位置、速度和时间。
北斗系统之所以能实现全球导航，其根本在于它并非依赖于固定在地面的基站来完成定位。相反，它是一个由多颗运行在地球轨道上的卫星组成的星座。这些卫星就像太空中不断移动的“信标”。北斗系统采用的是一种“混合星座”的模式，这意味着它同时部署了三种不同轨道类型的卫星：
地球静止轨道（GEO）卫星： 这类卫星位于赤道上空约35,786公里的固定位置，相对于地面是静止的。 GEO卫星的好处是它们在同一区域的天空停留的时间很长，并且信号传播方向相对固定，这使得它们在覆盖特定区域方面非常有效。
倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星： 这些卫星的轨道周期与地球自转周期相同，但轨道平面倾斜于赤道。因此，它们相对于地面是周期性移动的，能够提供比GEO卫星更广阔的覆盖范围，尤其是在中高纬度地区。
中圆地球轨道（MEO）卫星： 这些卫星运行在比GEO和IGSO卫星低得多的轨道上，大约在20,000公里的高度，并且以较高的速度绕地球运行。MEO卫星的数量最多，它们构成了北斗系统的基础，通过其快速移动和广泛的轨道分布，确保了在任何时间、任何地点都能有足够数量的卫星可见。
正是因为北斗拥有这样一个精心设计的、由不同轨道类型卫星组成的星座，才能实现全球覆盖。无论你在地球的哪个角落，总会有几颗北斗卫星在其轨道上运行，并且能够被你的接收器“看到”。接收器接收到这些卫星发出的信号，信号中包含了卫星的精确轨道信息、时间戳等。通过接收器内部的计算，它就能测量出信号从每一颗卫星传播到自身的时间差，然后根据光速（电磁波的传播速度）换算出与每一颗卫星的距离。
有了至少四颗卫星的距离信息，就可以在三维空间中进行“多边定位”。打个比方，你知道你离A点有多远，离B点有多远，离C点有多远，理论上你就能确定你在A、B、C三点确定的球面的交汇处。再加上第四颗卫星，就能消除因为接收器时钟不准确带来的误差，从而实现精确的三维定位，包括经度、纬度、高度以及精确的时间。
这种全球导航能力，并不需要你在地球上设置大量的地面站来“辅助”卫星。地面站的作用更多是用于“监测”和“控制”卫星。北斗系统在全球范围内设有测控站，但这些测控站的主要任务是：
1. 轨道监测与预报： 持续监测卫星的运行轨道，并进行精确的预报。
2. 卫星健康状态监测： 确保卫星的各项功能正常工作。
3. 数据上传与校正： 将地面测控站收集到的数据上传到卫星，并对卫星上的时钟和轨道参数进行必要的校正，以保证导航信号的精确性。
这些测控站虽然分散在全球，但它们的作用是维护和优化整个卫星系统的运行，而不是直接为用户提供导航信号的定位信息。就好比一个全球性的天气预报系统，它需要全球各地的气象站收集数据，但你只需要一个手机APP就能接收到预报，而不需要在你家门口建一个气象站。
所以，北斗系统之所以能实现全球导航，是依靠其庞大且分布合理的卫星星座，以及卫星本身所携带的精密时钟和导航信号。接收器通过接收这些来自太空的信号，并在内部进行复杂的计算，就能够实现高精度的全球定位。地面站更多扮演的是“后台支持”的角色，而非直接的“导航信号源”。
网友意见
一般来说有2个方案：
1、逐步在全球建立地面站
2、星间链路
一步一步讲，首先卫星导航系统由三部分组成：
这里谈地面控制部分的作用[1]：
主控站：
- 负责管理、协调地面监控系统中各部分的工作；
- 根据各监测站送来的资料，计算、预报卫星轨道和卫星钟改正数，并按规定格式编制成导航电文送往注入站；
- 调整卫星轨道和卫星钟读书，当卫星出现故障时，负责修复或启用备用件以维持其正常工作。无法修复时，调用备用卫星去顶替它，维持整个系统正常可靠地工作。
监测站：
- 对视场中的各GPS卫星进行伪距测量；
- 通过气象传感器自动测量并记录气温、气压、相对湿度（水气压）等气象元素；
- 对伪距观测值进行改正后再进行编辑、平滑和压缩，然后传送给主控站。
注入站：将接收到的导航电文存储在微机中，当卫星通过其上空时，再用大口径发射天线将这些导航电文和其他命令分别“注入”卫星。
通信和辅助系统：地面通信线、海底电缆以及卫星通信等联合组成。
导航电文[2]：导航电文是由卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码，也称为数据吗(D码）。
可以看到，导航电文是这样产生并注入到卫星中的
卫星存储了及时更新的导航电文才能保证定位的精度，这与地面段的工作息息相关。
在去年7月，伽利略卫星导航系统发生故障：
引用[3]：根据伽利略主管机构的说法，这次整个系统故障是其位于意大利的“精密时间设施PTF”出了问题，PTF是用来做什么的，PTF: Precision Timing Facility, responsible for the generation of a physical realization of Galileo System Time (GST) which is provided to all elements for time synchronization purposes.也就是说，PTF是整个伽利略卫星导航系统的时间维持设施，他挂了也就是相当于整个伽利略系统失去了时间来源。
在产生导航电文中的某一部出现了问题，导致定位精度降低，主控站每天都会对定位精度进行评估
定位精度过低，就会导致整个系统停止工作。
重新启动系统需要经过长时间迭代，定位精度才能逐渐提高。
然后我们看GPS的地面段组成：
GPS地面段覆盖全球，保证了空中的任何一颗卫星都可以被监测，都可以及时接受指令，保证系统的稳定运行。
而北斗在2012年之前仅在国内建立了监测站、主控站（西安）、注入站，在地球的另一面的卫星我们无法观测、无法发送指令，所以科学家提出了两个方案。
1、全球建站
2013年，我国在巴基斯坦建成北斗导航系统首个海外监测站[4][5]
然后我就没搜到更多消息，评论指出现在已经不考虑在海外建站，所以现在仅剩下“星间链路”这个方案。
2、星间链路
在前两代卫星导航系统都是局域性导航系统，国内建监测站、注入站就基本满足要求。而第三代北斗卫星导航系统需要覆盖全球，所以从第三代的第一颗北斗卫星开始，都附加了一项功能：星间链路，星间链路是对地面站无法覆盖全球的一种解决方案。
- 星间链路连接的卫星可以互相观测，代替了监测站
- 卫星之间信息传输和交换，代替了注入站
这样，地面段无法观测、注入的卫星也可以通过可观测、注入的卫星联系起来。
参考
- ^ 《GPS测量与数据处理》李征航，黄劲松著；武汉大学出版社2010，09，P43
- ^ 《GPS测量与数据处理》李征航，黄劲松著；武汉大学出版社2010，09，P55
- ^如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务？ https://www.zhihu.com/question/334689391/answer/748344985
- ^北斗卫星导航系统首个海外监测站圆满建成 http://www.scio.gov.cn/ztk/xwfb/2013/gxbjhbdwxdhxttgqyfwyznqk/jlhz1/Document/1357410/1357410.htm
- ^北斗系统服务一周年：国内外建十多个监测站 http://scitech.people.com.cn/n/2013/1227/c1007-23958091.html
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