四大卫星定位系统

全球四大卫星定位系统

一、美国的全球卫星定位系统GPS：

1、简介：

GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系统)的缩写，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。GPS系统由28颗地球同步卫星组成(4颗为备用星)，均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上。这些卫星与地面支撑系统组成网络，每隔1—3秒向全球用户播报一次其位置(经纬度)、速度、高度和时间信息，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，应用差分定位原理计算确定自己的位置，精度约为10米。

2、特点：

⑴全球、全天候工作。

⑵定位精度高。单机定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。

⑶功能多，应用广。

⑷高效率、操作简便、应用广泛。

二、俄罗斯GLONASS卫星导航系统：

1、简介：

GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成，所以GLONASS星座共由30颗卫星组成。27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每

个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度，轨道高度2.36万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8度。

格洛纳斯卫星发射

2、特点：

⑴抗干扰能力强。

⑵GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。

⑶GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA)，根据调制码来区分卫星)。

3、GLONASS与GPS不同之处：

一是卫星发射频率不同。GPS的卫星信号采用码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分。而GLONASS采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。由于卫星发射的载波频率不同，GLONASS 可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而，具有更强的抗干扰能力。

二是坐标系不同。GPS使用世界大地坐标系(WGS-84)，而GLONASS使用前苏联地心坐标系(PE-90)。

三是时间标准不同。GPS系统时与世界协调时相关联，而GLONASS则与莫斯科标准时相关联。

格洛纳斯- 将与GPS相当据全球按全网2007年5月24日报道，俄罗斯联邦航天局副主任尤里·诺森科(YuryNosenko)23日称，Glonass全球定位系统将在2011年达到美国全球定位系统(GPS) 的精度水平。这是他在在莫斯科举办的一次Glonass顶级设计专家新闻发布会议上宣布的，2011年之前将Glonass系统民用精度提高至一米。会上，负责建造Glonass卫星的公司总裁称，2007年底之前，将发射六颗Glonass-M卫星入轨。另有六颗将在2008年加入系统，首批两颗改进型Glonass-K卫星将于2009年发射。

4、主要问题：

1.目前GLONASS工作不稳定，卫星工作寿命短，在轨卫星只12颗;

2.GLONASS用户设备发展缓慢，生产厂家少，设备体积大而笨重;

3.由于GLONASS采用的是FDMA，所以用户接收机中频率综合器复杂;

4.对GPS/GLONASS兼容接收机，需解决两系统的时间和坐标系统问题。

三、中国的北斗卫星导航系统：

1、简介：

北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。

空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳

斯”(GLONASS)、欧洲“伽利略”(GALILEO)等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和七颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。

2、特点：

⑴和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比，增加了通讯功能。

⑵全天候快速定位，与GPS精度相当。

⑶属于有源定位系统，系统容量有限，定位终端比较复杂。

⑷属于区域定位系统，目前只能为中国以及周边地区提供定位服务。

北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°均匀分布。

至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统发射了16颗卫星，其中14颗组网并提供服务，分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上），4颗中地球轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上）。

北斗卫星导航系统使用码分多址技术，与全球定位系统和伽利略定位系统一致，而不同于格洛纳斯系统的频分多址技术。两者相比，码分多址有更高的频谱利用率，在由L波段的频谱资源非常有限的情况下，选择码分多址是更妥当的方式。此外，码分多址的抗干扰性能，以及与其他卫星导航系统的兼容性能更佳。

北斗卫星导航系统的官方宣布，在L波段和S波段发送导航信号，在L波段的B1、B2、B3频点上发送服务信号，包括开放的信号和需要授权的信号。

B1频点：1559.052MHz－1591.788MHz

B2频点：1166.220MHz－1217.370MHz

B3频点：1250.618MHz－1286.423MHz

国际电信联盟分配了E1（1590MHz）、E2（1561MHz）、E6（1269MHz）和E5B（1207MHz）四个波段给北斗卫星导航系统，这与伽利略定位系统使用或计划使用的波段存在重合。然而，根据国际电信联盟的频段先占先得政策，若北斗系统先行使用，即拥有使用相应频段的优先权。2007年，中国发射了北斗-M1，之后在相应波段上被检测到信号：1561.098MHz±2.046MHz，1589.742MHz，1207.14MHz±12MHz，1268.52MHz±12MHz，以上波段与伽利略定位系统计划使用的波段重合，与全球卫星定位系统的L波段也有小部分重合。

北斗-M1是一个实验性的卫星，用于发射信号的测试和验证，并能以先占的原则确定对相应频率的使用权。北斗-M1卫星在E2、E5B、E6频段进行信号传输，传输的信号分成2类，分别被称作“I”和“Q”。“I”的信号具有较短的编码，可能会被用来作开放服务（民用），

而“Q”部分的编码更长，且有更强的抗干扰性，可能会被用作需要授权的服务（军用）。

在北斗-M1发射后，法国、美国等工程师即展开了对信号的研究，研究者包括在中国引起热议的高杏欣，她和团队分析出了北斗-M1卫星的民用码信道编码方式并予以公开，但其研究内容与军用码的安全问题无关，事实上全球卫星定位系统和伽利略定位系统的民用码也早已被破解。

四、欧洲“伽利略”卫星导航系统：

1、简介：

伽利略全球卫星导航系统是由欧盟开发全球卫星定位系统。该系统将由30颗中高度圆轨道卫星和2个地面控制中心组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补。卫星高度为23616公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。计划为欧洲公路、铁路、空中和海洋运

输及欧洲共同防务，甚至是徒步旅行者提供能精确到1米的有保障的定位导航服务。

伽利略计划在轨验证阶段一共需要18个感应站、5个传输站及2个遥感、跟踪和指令站。此外，欧航局还将在意大利的富奇诺和德国的上普法芬霍芬建立2个控制中心。届时，感应站会将收集到的数据源源不断地传回控制中心，控制中心随后通过传输站向卫星发出导航指令。

2、特点：

⑴定位精度更高、更可靠。

⑵可靠性和稳定性更高。

⑶防干扰性更强，技术更先进。

⑷能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互兼容。