全球四大卫星定位系统课稿

全世界四大卫星定位系统
提及卫星定位导航系统，人们就会想到GPS，可是此刻，陪伴着众多卫星定位导航系统的盛行，全世界卫星定位导航系统有了一个崭新的称号： GNSS(Global Navigation Satellite System)。

目前，在这一领域最吸引人眼球的要数美国的GPS卫星导航系统；别的，还有俄罗斯的“格洛纳斯”导航卫星系统，欧盟的“伽利略”导航卫星系统，以及我国自主开发的“北斗”导航卫星系统。

一、美国 GPS系统
GPS（Global Position System）全世界定位系统是目前最成熟的卫星定位导航系统。

它是美国从上世纪 70 年月开始研制，历时 20 年，耗费近 200 亿美元，于 1994 年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。

GPS利用导航卫星进行测时和测距，拥有在海、陆、空全方向实
时三维导航与定位能力。

它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。

此刻， GPS已经成为此刻世界上最适用，也是应用
最宽泛的全世界精细导航、指挥和调动系统。

GPS全世界定位系统由空间系统、地面控制系统和用户系统三大
多数构成。

其空间系统由 21 颗工作卫星和 3 颗备份卫星构成，散布在20200 千米高的 6 个轨道平面上，运转周期 12 小时。

地球上任何地
方任一时辰都能同时观察到 4 颗以上的卫星。

地面控制系统负责卫星
的测轨和运转控制。

用户系统为各样用途的 GPS 接收机，经过接收卫星
广播信号来获取地点信息，该系统用户数目能够是无穷的。

GPS全世界定位系统是美国为军事目的而成立的。

1983 年一架民
用飞机在空中因被误认为是敌军飞机而遭击落伍，美国承诺GPS免费
开放供民间使用。

美国为军用和民用安排了不一样的频段，并分别广
播了P码和C/A 码两种不一样精度的地点信息。

目前美国军用GPS精
度可达1 米，而民用GPS理论精度只有10 米左右。

特别地，美国在90 代
中期为了自己的安全考虑，在民用卫星信号上加入了SA (Selective Availability) ，进行人为扰码，这使得一般民用GPS接收机的精度
只有 100 米左右。

2000 年 5 月 2 日，SA扰乱被撤消，全世界的民用 GPS 接收机的定位精度在一夜之间提升了很多，大多数的状况下能够获取
10 米左右的定位精度。

美国之因此停止履行SA政策，是因为美国军
方现已开发出新技术，能够随时降低对美国存在威迫地域的民用 GPS 精度，因此此刻这类高精度的 GPS技术才得以向全世界免费开放使用。

受应用需求的刺激，民用 GPS技术蓬勃发展，出现了 DGPS（差
分 GPS）、 WAAS（地面广播站型态的修正技术）等技术，进一步提升
民用 GPS的应用精度。

2005 年，美国开始发射新一代 GPS卫星，开
始供给第二个民用波段。

将来还将供给第三，第四民用波段。

跟着可
用波段的增添，新卫星陆续使用，GPS定位系统的精度和稳固性都比
过去更理想，这势必大大拓展 GPS应用与花费需求。

别的新卫星也供
给更优异的军用支持能力，自然这只对美国军方及其盟友有利。

美国利用 GPS获取了巨大的经济利益，多年来在销售信号接收设备方面赚取了巨额收益。

以 GPS为代表的卫星导航定位应用家产，已成为八大无线电子家产之一。

固然 GPS已宽泛应用，但也绝非十全十美。

比如，其规模太大、造价太高，其余国家很难效仿； GPS只好导航，没法通信，因此不可以知足日趋增添的用户需求；假如仅依靠GPS，则简单受美国控制。

为了提升国防安全，以及从广阔的导航市场获取利益，一些有能力的国家建设了自己的卫星导航系统。

二、俄罗斯“格洛纳斯”GLONASS
“格洛纳斯” GLONASS是前苏联从 80 年月初开始建设的与美国GPS系统相近似的卫星定位系统，覆盖范围包含所有地球表面和近地
空间，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分构成。

固然
“格洛纳斯”系统的第一颗卫星早在 1982 年就已发射成功，但受苏联
解体影响，整个系统发展迟缓。

直到 1995 年，俄罗斯耗费 30 多亿美元，才达成了 GLONASS导航卫星星座的组网工作。

目前此卫星网络
由俄罗斯国防部控制。

GLONASS系统由 24 颗卫星构成，原理和方案都与GPS近似，不
过，其 24 颗卫星散布在 3 个轨道平面上，这 3 个轨道平面两两相隔
120°，同平面内的卫星之间相隔45°。

每颗卫星都在 19100 千米高、
64.8 °倾角的轨道上运转，轨道周期为 11 小时 15 分钟。

地面控制部
分所有都在俄罗斯国土境内。

俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达 1 米，速度偏差仅为 15 厘米 / 秒。

假如需要，该系统还可
用来为精确打击武器制导。

俄罗斯对GLONASS系统采纳了军民合用、不加密的开放政策。

GLONASS一开始就没有加SA扰乱，因此其民用精度优于加SA的 GPS。

可是， GLONASS应用普及状况则远不及 GPS，这主假如俄罗斯并无
开发民用市场。

此外， GLONASS卫星均匀在轨寿命较短，因为俄罗
斯航天局经费困难，无力补网，以致轨道卫星不可以独立组网，只好与
GPS联合使用。

以致适用精度大大降落。

2003 年的伊拉克战争对俄罗斯产生了相当大的震动，迫使俄罗斯领导层再次对太空的军事用途重视起来。

普京总统曾重申，出于国家安全战略的考虑，俄罗斯应当使用本国的“格鲁纳斯”系统，而非
美国的GPS或许是欧洲的“伽利略”导航系统。

俄罗斯正在着手
GLONASS系统的现代化改良工作，新一代“GLONASSＭ-”型导航卫星已陆续投入发射，开始使用。

日前俄罗斯官方宣告，从2007 年起，俄全世界卫星导航系统“格
洛纳斯”将全面启动民用商业服务计划，“格洛纳斯”系统为俄罗斯
公民供给不限制精度的导航定位服务，将有助于促使民用卫星导航市
场的发展。

为“格洛纳斯” 带来新的活力，军转民计划有望使 GLONASS 获取新的活力。

目前，“格洛纳斯”系统实质在轨卫星达 17 颗，到 2007 年终，
“格洛纳斯” 系统将覆盖整个俄罗斯，届时该系统卫星总数将增添到
18 颗；而到 2009 年终，该系统卫星总数将增添到 24 颗，真实实现全世界定位导航。

届时， GLONASS系统将具备与美国 GPS系统相抗衡的实力。

三、欧盟“伽利略”GALILEO 卫星定位系统
总投资达３５亿欧元的伽利略计划是欧洲自主的、独立的民用全
世界卫星导航系统，供给高精度，高靠谱性的定位服务，实现完好非军
方控制、管理，能够进行覆盖全世界的导航和定位功能。

欧盟发展“伽利略” 卫星定位系统能够减少欧洲对美国军事和技
术的依靠，打破美国对卫星导航市场的垄断。

法国总统希拉克曾表示，
没有“伽利略”计划，欧洲“将不行防止地成为附庸，第一是科学和技术，其次是工业和经济”。

“伽利略”计划是一种中高度圆轨道卫星定位方案。

“伽利略”
卫星导航定位系统的成立将于2007 年终以前达成，2008 年投入使用，总合发射 30 颗卫星，此中 27 颗卫星为工作卫星， 3 颗为候补卫星。

卫星高度为 24126 公里，位于 3 个倾角为 56 度的轨道平面内。

该系
统除了 30 颗中高度圆轨道卫星外，还有 2 个地面控制中心。

欧盟伽利略计划的首颗卫星在 2005 年 12 月 28 日升空，第二颗卫星估计在今年发射。

因为伽利略计划采纳欧盟公共机构和结盟内私营
公司合营的方式，而各国私营公司迟迟未就权益和利益分派达成妥
协。

欧盟有关讲话人认可，因为上述问题的存在，伽利略系统实现商
业运转的时间已经被推延到了 2011 年甚至更晚。

作为一个大型战略性国际合作项目，伽利略计划的实行进展关乎多方利益。

到目前为止，欧盟已经与中国、以色列、美国、乌克兰、
印度、摩洛哥和韩国分别签订了合作开发协议，并正在与阿根廷、巴西、墨西哥、挪威、智利、马来西亚、加拿大以及澳大利亚等国进行
合作谈判。

中国是最早与欧盟签订伽利略计划合作协议的非欧盟国
家，承诺的投资总数达2 亿欧元。

能够说，作为欧盟日趋重要的全世界合作伙伴之一，中国参加伽利略计划是中欧两方共同的经济和战略利益需要。

与美国的“全世界定位系统”(GPS)对比，建成后的伽利略系统将
具备起码 3 方面优势：第一，其覆盖面积将是GPS系统的两倍，可为更宽泛的人群供给服务；其次，其地面定位偏差不超出 1 米，精确度要比 GPS高 5 倍以上，用专家的话说，“GPS只好找到街道，而伽利略系统则能找到车库门”；第三，伽利略系统使用多种频段工作，在
民用领域比 GPS更经济、更透明、更开放。

伽利略计划一旦实现，不
仅能够极大地方便欧洲人的生活，还将为欧洲的工业和商业带来可观
的经济效益。

更重要的是，欧洲将此后拥有自己的全世界卫星定位系统，这不单有助于打破美国GPS系统的垄断地位，在全世界高科技竞争浪潮中争夺有利地点，更能够为建设梦想已久的欧洲独立防务创建条件。

四、中国在鼎力参加伽利略计划的同时，一直没有放弃
开发自有卫星导航系统的努力。

2003 年 5 月 25 日，我国成功地将第三颗“北斗一号”导航定位
卫星送入太空。

前两颗“北斗一号”卫星分别于2000年 10月 31日和 12 月 21 日发射升空，第三颗发射的是导航定位系统的备份星，它
与前两颗“北斗一号”工作星构成了完好的卫星导航定位系统，保证全天候、全时节供给卫星导航信息。

这标记着我国成为继美国全世界卫星定位系统 (GPS)和前苏联的全世界导航卫星系统 (GLONASS)后，在世
界上第三个成立了完美的卫星导航系统的国家，
我国的“北斗一号” 卫星导航系统是一种“双星迅速定位系统” 。

突出特色是构成系统的空间卫星数目少、用户终端设备简单、全部复杂性均集中于地面中心办理站。

“北斗一号”卫星定位系统是利用地球同步卫星为用户供给迅速定位、简洁数字报文通信和授时服务的一种全天候、地区性的卫星定位系统。

系统的主要功能是：
1、定位：迅速确立用户所在地的地理地点，向用户及主管部门
供给导航信息。

2、通信：用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向短
数字报文通信。

3、授时：中心控制系统准时播发授时信息，为准时用户供给时
延修正当。

“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一 55°，东经 70°一 140°之间的心脏地域，上大下小，最宽处在北纬35°左右。

其定位精度为水平精度 100 米，建立标校站以后为 20 米( 近似差分状态 ) 。

工作频次：2491.75MHz。

系统能容纳的用户数为每小时 540000 户。

2007 年 2 月 3 日零时 28 分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗导航试验卫星送入太空。

这是我国发
射的第四颗北斗导航试验卫星，进而拉开了建设“北斗二号”卫星导
航系统的序幕。

2007 年 4 月 14 日，我国又将成功将第五颗“北斗”导航卫星送入太空。

“北斗”导航卫星系统是世界上第一个地区性卫星导航系统，可
全天候、全时节供给卫星导航信息。

与其余全世界性的导航系统对
比，它能够在很快的时间内建成，用较少的经费建成并集中服务于中心区
域，是十分切合我国国情的一个卫星导航系统。

“北斗”导航定位卫星工程投资少，周期短；将导航定位、双向数据通信、精细授时联合在一同，因此有独到的优胜性。

中国正鼎力建设“北斗”卫星导航系统，计划在2008 年左右满足中国及周边地域用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验， 2010 年逐渐扩展为全世界卫星导航系统。

“北斗”卫星导航系统除了在我国国家安全领域发挥重要作用
外，还将服务于国家经济建设，供给监控营救、信息收集、精确授时
和导航通信等服务。

可宽泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、
海上作业、渔业生产、水文测报、丛林防火、环境监测等众多行业。

五、卫星导航进入争霸格局
卫星导航系统是重要的空间基础设备，为人类带来了巨大的经济
效益和社会效益 , 波及政治、经济、军事等领域，对保护国家利益拥有重要意义。

中国作为发展中国家，拥有广阔的国土和海疆，有必需也有能力拥有自己的全世界卫星定位系统。

我国政府高度重视卫星导航系统的建设，努力探究和发展拥有自主知识产权的全世界卫星导航定位系统。

目前，世界上只有少量国家具备自主建设卫星导航系统的能力，正在运转的有美国的 GPS系统和俄罗斯的 GLONASS系统，中国参加的欧洲伽利略全世界卫星定位计划也正在紧锣密鼓地进行。

为打破美国的垄断，俄罗斯耗费 30 多亿美元建起了自己的全世界卫星导航系统 GLONASS(格洛纳斯 ) 。

2002 年，欧盟与其余国家合作开发了“伽利略”卫星导航系统。

别的，中国自主研发的北斗卫星导航系统已经获得重要进展。

从目前的竞争格局看， GPS无疑还占有着主导地位，但它的优势正逐渐被其余 3 大系统所代替。

从技术和应用远景上看，四大系统各有好坏，假如说 GPS 胜在成熟，伽利略胜在精确，那么格洛纳斯的最大价值就在于抗扰乱能力强，而中国的北斗卫星导航系统的优势则在于互动性和开放性。

与 GPS对比，伽利略系统在很多方面拥有优势，比如其卫星数目多达 30 颗，其卫星轨道地点比 GPS高。

伽利略可为地面用户供给 3 种种类的信号供选择，此中包含免费信号、加密且需交费才能使用的
信号、加密且能够切合更高要求的信号。

别的，伽利略卫星定位系统信号的最高精度比 GPS高 10 倍，确立物体的偏差范围在1 米以内。

正若有关专家所说：“此刻的GPS只好找到街道，而伽利略却能找到车库的门。

”而俄罗斯的格洛纳斯由
24颗卫星构成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定位卫星
系统。

只管其民用定位精度比 GPS、伽利略略低，但其抗扰乱能力倒
是最强的。

中国自行研制生产的北斗卫星导航系统不单具备在任何时间、任何地址为用户确立其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，并且在定位性能上有所创新。

北斗系统与其余系统最大的不一样，在于它不单能使用户知道自己的所在地点，还能够告诉他人自己的地点，特别合用于需要导航与挪动数据通信的应用处合。

别的，中国还致力于提升北斗卫星导航系统与其余全世界卫星导航系统的兼容性，促使卫星定位、导航、授时服务功能的应用。

不言而喻，建设卫星导航定位系统不单经济效益显着，更是一个国家国防和综合实力的重要标记。

GPS定位系统已经让美国在参加的
多场所区战争中获取帮助。

印度，日本等国也都在鼎力发展卫星导航
系统。

因为全世界将出现多套全世界导航定位系统，从市场的发展来看，将会出现多种导航系统竞争的场面。

竞争会使用户获取更稳固的信
号、更优良的服务。

世界上多套全世界导航定位系统并存，互相之间的限制和互补将是各国鼎力发展全世界导航定位家产的根本保证。