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如上链接，为孙鹏博友2018-6-26 之问。《GPS卫星轨道到底是啥样？》

 1  为什么把轨道放这么高？

  2  为什么不把卫星放在静止轨道上呢？

  3  为什么不放的更低些呢？

  4.科学家当时是怎么考虑这个GPS轨道高度的？

  5.他们当年遇到的困难是什么？又是怎么克服的？

     试答前三个问题。

1   轨道放在两万公里左右的高度，是为了保证在室外无遮挡的地方，随时都能观测到不少于四颗卫星。轨道越低，覆盖地面的面积越小，换句话说就是轨道利用率低。如果选用低轨（几百公里到上千公里）卫星，实现导航定位的最低卫星数量会达到几十甚至上百颗。而且，低轨卫星的寿命偏短，频繁地发射卫星的成本太高。

     用几个轨道面，每个轨道面上安排几颗卫星，各轨道面上的卫星的排序（升交点赤经之差）都是考虑到卫星的“均匀分布”。好像演员在台上演出一样，不能一阵子扎堆（十几个），一阵子有稀稀拉拉的（一两个、两三个）。同时观测太多的卫星，意义不大；同时观测到的卫星数量不足，或者高度太低，都不利于导航和定位。

2   静止轨道的高度在3.6万公里，我国2000年开始发射的北斗一号试验卫星，就是采用了这个轨道（美国人，曾经考虑过使用这个轨道，没有实现。）。这个轨道的优点是覆盖面积大。三个卫星即可实现除了南北极区域（高纬度）的导航定位和通信。我国的北斗二号、北斗三号都依然保留了这个轨道的卫星。

    如果要（较好地）实现两级地区的导航定位，可以发射轨道倾角90°左右的极轨卫星。实际上，美国的第一代导航卫星——子午仪导航卫星，就是采用六颗高度为1000公里的极轨卫星（低轨）。低轨卫星的定轨精度较差，导航定位精度也较低。一次定位时间需要10分钟。

3   这个问题和第一个问题，有交叉。我觉得（没有进行具体计算）还是从成本上考虑的。如果选用的卫星的轨道高度不是两万公里，而是低一点？（比如一万公里），按说也可以实现导航定位（需要更多的卫星）。 

    还有一个因素，可能是为了延长单站观测时间较长，便于地面监测站进行卫星导航系统的运行控制。

    http://blog.sciencenet.cn/blog-255-1225086.html  转载了导航卫星导航系统的性能参数，包括轨道参数。

4.和5.

   暂时回答不了，请原谅。不过，可以提供一个信息——GPS卫星上天之前，曾经有所谓的地面伪卫星——就是在地面模拟发射导航卫星信号的无线电装置。现在，伪卫星可以转发导航卫星的信号，也可以独立发射导航信号，用于弥补无法观测导航卫星的区域导航和定位。（GPS卫星）

  另外，就是星载原子钟的研制有一定的难度。（GPS卫星遭遇过发射失败，这虽然不是导航卫星自身的问题，也是影响其进展的重要因素。航天发射风险较大，哪个航天强国也不敢保证成功率100%）