Galileo卫星导航定位系统及其应用研究
Galileo与GPS卫星导航系统的性能比较研究
V o l 28, N o 6 N ov. , 2008
Galileo与 GPS卫星导航系统的性能比较研究
王克平1, 2, 边少锋 2, 翟国君1, 金际航 1
( 1 海军海洋测绘研究所, 天津 300061; 2 海军工程大学 导航工程系, 湖北 武汉 430033)
摘要: 讨论了伽利略全球导航定位系统最新状况, 比较了体系结 构和信号结 构、频 率调制、定位精 度等的差异
表 2显示两种不同应用所造成 的 Galileo 系统 不同的性能参数 ( 仰角、精度、覆盖区域、有效性、完 整性 ) 要求。如果 是民用市场, 为满足城市 地区导 航的特殊情形 ( 信号阻塞、多通路 ) , 则要求仰角大 于 25 。
表2
G a lileo 卫星导航系统有关指标
参数
仰 角
精度 ( 95 % )
中 ( 如 E6) 高 ( 如 E2- L1- E1) L波段的数据和 芯片速率已被规定作为搜索和救援 ( SAR )上下链路 频率。在 E5a /E 5b, 塔康系统 ( TACAN )和 G alileo系 统与 GPS L 5频道重叠, 会严重干 扰测距仪; 在 E6 容易干扰雷达或受到雷达干扰; 在 E2- L1 - E1频 段与 GPS L 1频段重叠, 这些情况都应予以考虑。
及优越性。指出伽利略优于 GPS的干扰性、兼容性和互用性, 对促进和完善全 球卫星导航系统具有重要的意义。
关键词: 伽利略; G PS; 频率; 信号结构
中图分类号: P 228 4
文献标识码: B
文章编号: 1671-3044( 2008) 06- 0074- 05
1引 言
伽利略 ( Ga lileo)计划是欧洲旨在建设独立于美 国 GPS的一项全球卫星 导航定位系统计划。欧洲 航天局 ( ESA ) 及其成员国法国是该计划的最积极倡 导者。 Ga lileo计划建设总额大约在 32~ 36 亿欧元 之间, 大致上分 三个阶段: 项目定义、开发和实现。 按照计划, 2002 ~ 2005年 进行开发和验 证, 2006 ~ 2007年实现, 2008年投入使用。但由于各国利益差 异, 费用分摊难求平衡, 该计划的实施曾一度非常不 顺利, 至 2008年 4月, 才发射了实验卫星 G ioveA 和试验卫星 G iove- B两颗卫星。欧盟于 2008年 4 月 通过 了伽利 略全 球卫 星 导航 系 统 的最 终 部 署方 案, 这标志着为期 6年的基础设施建设阶段正式启 动。伽利 略新计划 将分两个 阶段实施, 即 2008 ~ 2013年的建设阶段和 2013年以后的运行阶段。欧 盟将在建设阶段出资 34亿欧元, 用于完成伽利略计 划的基础设施建设, 其中包括 30颗卫星的发射。
伽利略卫星导航系统
意义
不仅能使人们的生活更加方便，还将为欧盟的工业 和商业带来可观的经济效益。更为重要的是，欧盟 将从此拥有自己的全球卫星导航系统，这有助于打 破美国GPS系统的垄断地位，从而在全球高科技竞争 浪潮中获取有利地位，更可为将来建设欧洲独立防 务创造条件。
Galileo系统的组成
太空部分
由30颗Galileo卫星组成，分布在三个高度 为23616千米，轨道倾角为56度的轨道上，每 个轨道有9颗工作卫星外加1颗备用卫星。备 用卫星停留在高于正常轨道300千米的轨道 上。卫星使用的时钟是铷钟和无源氢钟，卫 星上除基本的载荷外，还有搜索救援载荷和 通信载荷。
伽利略卫星系统
欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS” 之称，也是继美国现有的“全球定位系统”（GPS）及 俄罗斯的GLONASS系统外，第三个可供民用的系统的基本服务有导航、定位、授时；特殊 服务有搜索与救援；扩展应用服务系统有在飞机导 航和着陆系统中的应用、铁路安全运行调度、海上 运输系统、陆地车队运输调度、精准农业。
用户部分
即Galileo接收机，由导航定位模块和通信模 块组成。
背景
欧洲航天业过去一直专注于 此外，随着欧洲经济实力的壮大，欧盟的独立意识大大增强， 政治上越来越用一个声音说话，安全上也力图减少对美国的依赖。 独立探索太空以及与其他航天大国频繁合作，正是实现这一目标 的重要组成部分。所以，欧洲全力推进自己的各种航天计划。 具体地说，欧洲发展“伽利略”卫星定位系统可以减少欧洲 对美国军事和技术的依赖。从商业角度讲，要利用美国的GPS全球 定位系统，就要购买美国的信号接收设备，欧洲的航天工业如空 中客车公司必须完全依赖美国系统。有了欧洲自己的卫星定位系 统后，欧洲航天业就可以发展自己的卫星定位用户，并出售设备。 法国总统希拉克曾表示，没有“伽利略”计划，欧洲“将不 可避免地成为附庸，首先是科学和技术，其次是工业和经济”。 2003年3月，“伽利略”卫星定位系统计划正式启动。
Galileo数字接收机关键技术研究的开题报告
Galileo数字接收机关键技术研究的开题报告一、研究背景Galileo是欧洲独立发起、建设和运营的全球卫星导航系统，是GPS、GLONASS等全球卫星导航系统的重要补充和替代品。
Galileo系统由30颗卫星组成，分布在3个不同的轨道面上，可为全球提供高精度、高可靠性的导航定位服务。
目前，Galileo系统已经开始提供信号，但其系统中数字接收机技术还存在很多关键问题，如信号捕获、跟踪、定位等，需要进行深入研究。
二、研究内容概述本研究旨在针对Galileo数字接收机关键技术进行研究，包括信号捕获技术、跟踪技术、多路径抑制技术等，为Galileo系统的顺利运营提供关键技术支持。
三、研究内容详细说明（一）信号捕获技术研究信号捕获是数字接收机的第一步，其主要任务是锁定卫星信号的码相位和载波频率。
本研究将采用快速累加器和FFT算法相结合的方法，提高信号捕获的速度和准确性。
（二）跟踪技术研究跟踪是数字接收机的第二步，其主要任务是保持对卫星信号的追踪，以获取更加稳定和精确的信号。
本研究将采用多通道并联跟踪的技术，提高对信号的跟踪性能。
（三）多路径抑制技术研究多路径信号是由于信号在传播过程中受到天线、建筑物等障碍物的反射而形成的，会干扰卫星信号的接收和处理。
本研究将采用空时自适应滤波器技术，对多路径信号进行抑制，提高卫星信号的接收和处理效率。
四、研究意义和应用价值Galileo数字接收机技术的研究是Galileo系统建设和运营的重要保障，具有重要的意义和应用价值。
本研究将针对Galileo数字接收机关键技术进行深入研究，为Galileo系统的顺利运营提供关键技术支持，为我国数字导航领域的发展起到积极的促进作用。
GALILEO和GPS组合导航的可行性分析研究
GALILEO和GPS组合导航的可行性分析研究王潜心1，陈正阳1，龚佑兴21 中南大学信息物理工程学院，湖南省长沙市 (410083)2 国防科学技术大学，湖南省长沙市 (410073)E-mail：dddrrrddd@摘要：本文研究讨论了Galileo系统和GPS系统间不同频率的观测值自由组合的问题。
首先作者分析了实现不同卫星定位系统不同频率间观测值的自由组合的意义；其后作者介绍了国内外对组合观测值问题的研究历程和现状，并指出了目前存在的主要问题；然后作者从理论上证明了Galileo 系统和GPS系统间不同频率的观测值组合的可行性；最后作者得到了一些有益的结论和建议。
关键词：Galileo/GPS；组合观测值；误差分析；模糊度求解中图分类号：P228 文献标识码：A1 引言在GPS数据处理中，组合观测值的概念已经广为人知了。
但以前的研究都属于同一系统间观测值的组合问题。
随着Galileo系统的逐步建成并投入使用和GPS的现代化，以及我国北斗卫星定位系统的进一步完善[1]，不同卫星定位系统间不同频率的观测值如何进行组合，成了一个急需要解决的问题。
如果只是按照以前的方法，即GPS的卫星和GPS的卫星相差，Galileo的卫星和Galileo的卫星相差，然后一并组成观测方程求解，则只是增加了观测方程的数目。
当然这也是有益的，但是没有充分利用双系统的优势。
由于GPS将有3个频率，Galileo系统设计为4个频率[2]，那么未来我们的组合系统将拥有多个不同的频率。
如何实现不同卫星定位系统间不同频率的观测值自由组合，本文对此展开了讨论。
2 研究现状和主要问题对全球卫星定位系统的观测值进行组合是其数据后处理方法中的一个重要手段。
它伴随着卫星信号频率数的不断增加而逐渐的发展完善。
在GPS出现的初期阶段，人们便开始研究GPS两个不同频率间观测值的组合问题。
1985年，Melbourne和Wubbena首先提出了利用双频伪距和双频相位组合来进行整周模糊度分解的思想[3]。
欧洲伽利略卫星导航计划的应用及效益分析
欧洲伽利略卫星导航计划的应用及效益分析一、市场卫星导航市场无论是从规模还是业务类型来说都非常巨大。
据有关机构估计，在2005～2025年这20年间，欧洲卫星导航用户设备市场规模可望达到880亿欧元，业务市场可达1120亿欧元，由伽利略计划带来的欧洲卫星导航设备出口市场估计约有700亿欧元。
因此，欧洲工业界可从卫星导航领域获得的市场规模共约2700亿欧元。
在未来数十年内市场仍会有显著的持续增长，从而使欧洲工业界能在最富活力的高技术市场之一参与国际竞争，进行成功的运作。
近几年来，在导航领域产生了许多新的市场增长点。
卫星导航市场的重点，已从民用航空和海事业务这样的传统应用领域转向公路交通应用。
超过77%的市场份额集中在公路交通部分，民航应用估计大约只占1%，海事及铁路应用还不到1%，但由伽利略计划提供的业务将增加三者的份额。
二、应用领域1.公路应用欧洲现在的交通状况正面临这样一个两难问题：汽车数量持续增长，移动性要求增加，但资源有限，不能相应地调整地面基础设施。
因此，建立一个基于卫星导航定位服务和基于补充性数据通信基础上的协调一致的交通管理系统成为解决这一问题的有效办法。
在基于卫星导航的交通管理系统内，用户的车载导航系统接收最新的交通及天气情况信息，结合自有的数据库、已知目的地和个人爱好选择最佳的行车路线和速度。
在卫星导航支持下的交通管制系统可以限制车辆进入某些特殊区域。
通过通行证或是付费方式获得进入许可则要取决于用户身份、车辆类型和时间等因素。
这是减少低效的城市交通和促进公交运输的最为有效的方法之一。
在公共汽车及私人车辆管理中，车队调度员可以调度通行中的车辆，调整车辆运行的频率并能以一种动态方式制订车辆运营计划。
紧急情况呼叫系统可在交通事故发生时向中心发送由伽利略系统确定的车辆的绝对位置信息。
将来卫星导航设备将成为几乎每辆汽车的标准配置。
2.民航卫星导航与适当的通信系统相结合，可以通过简化导航程序为飞机提供更短的航线和更快捷的进场通道，更加有效地利用现有的飞机及机场设施。
Galileo卫星导航接收机捕获技术研究
Galileo卫星导航接收机捕获技术研究导航接收机是现代导航系统中至关重要的组成部分，其性能直接影响导航系统的准确性和可靠性。
随着卫星导航技术的迅猛发展，Galileo卫星导航系统作为欧洲自主研发的卫星导航系统，在全球范围内得到广泛应用。
而Galileo卫星导航接收机的捕获技术研究，对于提高导航接收机的性能至关重要。
首先，Galileo卫星导航接收机的捕获技术研究需要关注信号的捕获范围和捕获时间。
由于卫星导航接收机需要捕获多颗卫星的信号，因此其捕获范围需要足够广泛，以便在复杂的环境中能够捕获到足够的卫星信号。
同时，由于导航接收机需要在最短的时间内捕获到信号，以便快速定位和导航，因此捕获时间也是一个关键指标。
研究人员通过优化接收机的硬件结构和算法设计，提高了接收机的捕获范围和捕获时间，从而提高了接收机的性能。
其次，Galileo卫星导航接收机的捕获技术研究需要解决多路径干扰问题。
多路径干扰是导航接收机面临的一个重要挑战，它会导致信号的多次反射和干扰，从而影响导航接收机的定位精度和可靠性。
研究人员通过引入自适应滤波算法和空间分集技术，有效地减少了多路径干扰对导航接收机性能的影响。
同时，采用多天线接收技术也成为解决多路径干扰问题的一种有效手段。
最后，Galileo卫星导航接收机的捕获技术研究需要考虑接收机的功耗和成本。
由于导航接收机通常是便携式设备，因此功耗的控制是非常重要的。
研究人员通过优化接收机的电路设计和算法实现，降低了接收机的功耗，延长了电池寿命。
此外，研究人员还通过集成多个功能模块和降低硬件成本，降低了接收机的成本，提高了其市场竞争力。
综上所述，Galileo卫星导航接收机的捕获技术研究对于提高导航接收机的性能具有重要意义。
通过优化捕获范围和捕获时间、解决多路径干扰问题以及控制功耗和成本，研究人员不断提升了Galileo卫星导航接收机的性能，为导航系统的发展做出了重要贡献。
未来，随着科技的不断进步，相信Galileo卫星导航接收机的捕获技术将继续得到深入研究和改进，为导航系统的发展带来更。
伽利略导航系统的特点与应用探讨
伽利略导航系统的特点与应用探讨伽利略系统是欧盟开展的第一个民用全球卫星导航系统,可提供高精度的定位服务,完全由非军方控制和管理。
它采用了最新科学技术,不仅在性能上高于美俄的定位系统,而且能与现有的卫星导航系统相互兼容,应用前景十分广阔。
标签：伽利略;卫星导航;全球定位1 伽利略导航系统简介Galileo系统是欧盟共同开展的第一个民用全球卫星导航系统,也是国际合作最为广泛的导航系统。
为了打破美国GPS和俄罗斯GLONASS垄断全球卫星导航系统的局面,能在未来的太空舞台上占领一席之地,经过多年的讨论协商,欧盟首脑于2002年初正式签署协议建设Galileo系统。
根据设计方案,Galileo系统星座将由30颗中轨卫星组成,轨道高度为23222公里,分布在倾角为56°的三个轨道平面上。
系统提供开放式服务、商业服务、生命安全服务以及公共特许服务等功能。
Galileo导航系统还能够接收频段为406.0-406.1MHz的遇难搜救信号,成为全球海上遇险安全系统的一部分。
1999年,来自欧盟的工程师就Galileo系统的各种概念达成共识,2003年5月26日正式通过Galileo第一期计划,2004年,欧盟和美国就Galileo导航系统和GPS 导航系统的兼容性问题达成一致意见。
计划从2006年至2010年期间共发射30颗卫星,于2010年投入运行,项目总预算约为34亿欧元,但由于经费问题,该计划的第一个使用阶段已经被推迟到2014年。
在Galileo系统的建设过程中,欧盟之外的许多国家也纷纷加入。
2003年9月,中国率先加入,并将向该项目投资2亿欧元;2004年7月,以色列成为Galileo大家庭中的一员;2005年之后,印度等国家也相继加入。
由于经济衰退和美国强烈反对,Galileo计划差一点胎死腹中,进度被一再延迟。
2 伽利略导航系统的特点伽利略导航系统在建设和维护过程中没有军方直接参与,将会成为第一个商业性质的卫星导航系统,这是Galileo系统的最大特点。
GALILEO1 卫星导航定位系统
发射天线
搜索救援有效荷载（S&R） 搜索救援有效荷载（S&R）
频率：
– 406MHZ上行 – 1544MHZ下行 – 20kg，100W
GALILEO卫星发射（一） GALILEO卫星发射（一）
运载能力 每次可携 带卫星数 （GALILEO系统 中等高度轨道卫星） Ariane 5/ESB Proton M Breeze M SoyuzST 2003 Soyuz Fregat Delta IV Delta IV Heavy 6500 4870 1520 1140 1718 6619 8 6 2 1 2 8 可利用性 至2005年 现在 2003 现在 2001 2001
GALILEO卫星发射（二） GALILEO卫星发射（二）
Ariane 5运载火箭
地面监测与监控部分（一）
中等高度轨道卫星
控制和星 座管理 （GCS） 完好性数 据监测和 发展 （EIDS）
L波段
L波段
S波段
S波段
TTC ICC IULS OSS Network
IMS Network NSCC
完好性检测和分发处理部分
伽利略计划的进度安排
定 义 阶 段 （ 1999 该阶段已在2001年宣告结束。 年宣告结束。 该阶段已在 年宣告结束 － 2000 ） 开发阶段（2001－2005） 开发阶段（ － ） 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 汇总任务需求；开发2－4个卫星和地面部分；系统 汇总任务需求；开发 － 个卫星和地面部分； 个卫星和地面部分 在轨验证。 在轨验证。 部署阶段（ 部署阶段（2006－2007） － ） 进行卫星的发射布网，地面站的架设， 进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体 联调 。 运营阶段（ 运营阶段（2008－ ） － 商业营运阶段，提供增值服务。 商业营运阶段，提供增值服务。
伽利略系统及其在海事方面的应用
Galileo Programme and the Applications on MaritimeDong Hui Zhu Yisheng(Dalian Maritime University, 116026)Abstract Satellite navigation is coming more widespread across many different market sectors. Galileo, Europe's initiative for the GNSS(Global Navigation Satellite System) under civilian control欧洲自主开发的民用全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)正受到广泛关注本文在简要介绍伽利略计划的基础上伽利略系统的结构及其在海事方面的应用做了进一步探讨GNSS GPS 一解决了大范围其设计初衷是用于定位和导航船由于卫星导航不仅具有全球性连续性和实时性的特点因而该技术随着不断的发展与完善何民用用户在任何应用领域都对信号的精度连续性及完善性提供服务保证Integrity Monitoring这将增加整个系统的安全性因为少于１０ｓ的报警耗时（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ａｌａｒｍ）会帮助一般商业用户对系统故障迅速做出反应允许对服务保证进行性能评定而是由于其它人为错误造成损失时这一点是GPS不能做到的Improved service performance and signal如GSM和UMTS网络这一需求对安全方面的应用是至关重要的Search and Rescue它将通过近乎实时的检测和仅仅几米的定位精度极大地改善现有搜救系统的性能俄罗斯的GLONASS的多系统内的相互合作使卫星导航的服务范围从５５％扩大到９５％此外也将极大提高对紧急需求响应的性能2003年9月18日中欧伽利略计划合作协议在北京草签在伽利略系统卫星导航定位和授时服务等方面开展广泛的合作二这些服务由伽利略系统与其它系统相互合作产生伽利略的服务分为以下四类Galileo satellite-only service且独立于其它系统(1) 公用服务OS (Galileo Open Service)免费为用户提供位置该服务适用于如汽车导航和与移动电话相结合的大众服务授时服务还可用于网络同步或其它科技应用如航海这一服务在全球范围内提供高水平的性能以满足用户群的需求遍及全球的服务还将提高一些全球运行公司的效率(3) 商业服务CS (Commercial Service)允许专业应用的开发预期的应用基于以下两点l 对增值服务以500bps的速率分发数据l 播发在频率上与公用服务不同的两个信号如无线通讯网络(4) 公共管理服务PRS (Public Regulated Service)通过运用适当的干扰技术OS更高水平的服务(5) 支持搜救服务SAR (Search and Rescue Service)是伽利略计划在人道主义搜救活动中与国际COSPAS-SARSAT 的合作努力商业服务以满足用户在精度可用性及本区域通讯的更高要求l 区域精确导航服务(Local Precision Navigation Service)l 区域高精度导航服务(Local High-Precision Navigation Service) l 区域辅助导航服务(Local Assisted Navigation Service) l区域这些用户主要是专门用户和对生命安全有特殊要求的用户EGNOS将是伽利略未来应用开发的早期工具l 测距服务 EGNOS 同步卫星将为GPS 等的测距源提供附加服务l 宽区域差分修正 EGNOS 将提高GPS 和GLONASS 所提供的差分修正精度提供这一质量控制服务对安全应用是至关重要的因此可提供许多与其它系统的合作服务GLONASS这些系统与伽利略有许多共同的特性此外l 与非GNSS 系统的合作可克服与现有其它GNSS 合作的弱点在定位方面(如罗兰移动通信网络(如GSM 运动传感器(如里程表在与导航相关的通信服务方面INMARSAT)合作伽利略系统的结构开放服务 (OS)商业服务 (CS) 公共管理服务(PRS) 人命安全服务 (SoL) 覆盖区域 全球 全球 局域 全球 局域 全球 精度 水平(h) 垂直(v)h = 4m v = 8m (双频) h = 15m v = 35m (单频)< 1m (单频)< 10cm (局域增强信号)h = 6.5m v = 12m1m (局域增强信号)4-6m (双频)可用性 99.8% 99.8% 99-99.9% 99.8% 完善性无增值服务有有根据伽利略系统所提供的服务如图1所示为全球设施部分 这部分是指仅与伽利略卫星服务相关的部分空间部分伽利略空间部分由30颗MEO 卫星星座组成卫星轨道半长轴为29,994km轨道倾角56°1颗备用卫星每颗卫星都有一个工作平台每个卫星都将播发精确的与时钟同步的时间信号(2) 卫星信号连续不断地发射信号是卫星提供服务的基础占用三个频段1215MHz(E5a 和E5b)1360MHz(E6)和1559L1伽利略卫星提供的第11个信号是用于SAR 服务的频段为4061545MHz 频段的信号下行传送给COSPAS-SARSAT 地面站表2 卫星信号与相应的服务信号编号 名称 数据 中心频率(MHz) Chip rate Mchip/s 测距码加密 Data rate 符号/秒数据加密相关服务1 E5a-I 有 1176.45 10 未加密 50(25) 未加密OS/SoL2E5a-Q无1176.4510 未加密无数据3 E5b-I 有1207.14 10 未加密250(125) 部分加密OS/SoL/CS4 E5b-Q 无1207.14 10 未加密无数据CS8 E2-L1-E1-A 有1575.42 M 商业tbd 加密PRS9 E2-L1-E1-B 有1575.42 2 未加密250(125) 部分加密OS/SoL/CS10 E2-L1-E1-C 无1575.42 2 未加密无数据卫星控制是通过利用TT任务控制将全面控制导航任务的核心功能(卫星定轨通过MEO卫星在报警时限内发出警告2以实现某些性能如D-DNSS C和UMTS为广大用户提供增强的系统性能EGNOSEGNOS系统是一个GPS广域差分增强系统它通过设在地面的参考站同时接收GPS和GLONASS两个导航定位系统信息得到GPS差分信息用户利用这些信息对本机接收到的导航卫星信息施加差分改正广域差分增强系统克服了在地面建差分信号发布站的庞大建设和维护费用又可以一定的精度满足众多领域的导航需求用户部分用户部分将接收和处理伽利略信号及来自其它系统的信号以获得伽利略的服务要获得伽利略的所有服务这些功能包括如GALILEO接收机l 与其它系统协同工作与伽利略系统相关的外部系统l 与伽利略系统相关的外部系统是指非欧洲完善性部分和搜救系统与伽利略全球设施部分的交互应用其地面部分主要确定伽利略系统在本地区的完善性四每天都有大量的船只在世界各地航行安全和海上运输的优化是非常重要的海洋测绘和石油与天然气开发等其它海上活动带来革新与进步的基本工具完善性务保证和高可用性等新特性 １船只航行的任一阶段岸区 l 近海导航 GALILEO/GPS 接收机的高精度与信号可用性是海上导航的理想工具伽利略信号中的完善性信息将增加船舶定位计算的可信度伽利略将是运行自动识别系统(AIS)和船舶交通管理系统的辅助手段AIS 依赖于卫星导航从而提高航行安全和船只跟踪能力特别是天气条件恶劣时在一些能见度不好的环境中港口的局域设施与通信设施的连接伽利略的局域设施将改善导航服务的精度和可用性 l 内河航运 卫星可为内河航运提供精确的导航信息包括河流和运河的航运伽利略将提高卫星导航的可用性为可靠安全地运用自动船舶导航和交通管理提供保障海道勘测和海上工程卫星导航已彻底改变了海道测量无需其它设备就可进行勘测像捕捞和港口与水路的维护管道及电缆铺设例如３潮汐及水流观测等提供有力的工具可帮助科学家将得到的信息与由其它方式以更为全面和综合的方法研究海洋海上搜救 伽利略系统将提供国际搜救服务SARSAT 系统的性能一般为几公里而且不能实时报警遇险信标的位置可确定在几米的范围内这将增大遇险者的生还可能5捕鱼时可帮助鱼网定位货物监测以及装缷进度都可由伽利略进行优化卫星导航已用于驳船的自动领航 五微电子技术和计算机技术相结合的产物其应用已遍及海洋空中和空间各个领域跨行业效率高的综合性而伽利略计划的实施改善其服务质量中国科技论文在线_______________________________________________________________________________参考文献 1The Galileo Project - GALILEO Design consolidationhttp://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/documents/technical_en.htm 3Galileo Mission High Level Definitionhttp://www.esa.int/export/esaSA/navigation.html5。
伽利略导航系统的特点与应用探讨
伽利略导航系统的特点与应用探讨作者：张杰来源：《现代商贸工业》2010年第13期摘要:伽利略系统是欧盟开展的第一个民用全球卫星导航系统,可提供高精度的定位服务,完全由非军方控制和管理。
它采用了最新科学技术,不仅在性能上高于美俄的定位系统,而且能与现有的卫星导航系统相互兼容,应用前景十分广阔。
关键词:伽利略;卫星导航;全球定位中图分类号:V1文献标识码文章编号:1672-3198(2010)13-0334-1 伽利略导航系统简介Galileo系统是欧盟共同开展的第一个民用全球卫星导航系统,也是国际合作最为广泛的导航系统。
为了打破美国GPS和俄罗斯GLONASS垄断全球卫星导航系统的局面,能在未来的太空舞台上占领一席之地,经过多年的讨论协商,欧盟首脑于2002年初正式签署协议建设Galileo系统。
根据设计方案,Galileo系统星座将由30颗中轨卫星组成,轨道高度为23222公里,分布在倾角为56°的三个轨道平面上。
系统提供开放式服务、商业服务、生命安全服务以及公共特许服务等功能。
Galileo导航系统还能够接收频段为406.0-406.1MHz的遇难搜救信号,成为全球海上遇险安全系统的一部分。
1999年,来自欧盟的工程师就Galileo系统的各种概念达成共识,2003年5月26日正式通过Galileo第一期计划,2004年,欧盟和美国就Galileo导航系统和GPS导航系统的兼容性问题达成一致意见。
计划从2006年至2010年期间共发射30颗卫星,于2010年投入运行,项目总预算约为34亿欧元,但由于经费问题,该计划的第一个使用阶段已经被推迟到2014年。
在Galileo系统的建设过程中,欧盟之外的许多国家也纷纷加入。
2003年9月,中国率先加入,并将向该项目投资2亿欧元;2004年7月,以色列成为Galileo大家庭中的一员;2005年之后,印度等国家也相继加入。
由于经济衰退和美国强烈反对,Galileo计划差一点胎死腹中,进度被一再延迟。
7.4 Galileo卫星导航系统
系统组成
信号特点 和兼容性
服务类型
导航技术教研室
信号特点和兼容性
Galileo信号及频段
《导航原理与系统》
E5
Glonass E5a E5b GPS L5
E6
E6c E6p
E2-L1-E1
Glonass L1f L1p
GPS L1
1164~1215 数据 数据通道编码
E5a
1260~1300
1544.2
地球表面任意地点通常至少能够同时看见10颗卫星。
导航技术教研室
系统组成
空间区段
《导航原理与系统》
三个卫星导航系统的卫星布设比较
卫星导航系统类型
卫星数量 轨道高度(Km) 轨道面 轨道倾角 卫星运行周期 卫星寿命
GALILEO
27+3 23616 3 56° 14小时22分钟 20年
GPS
21+3 20200 6 55° 11小时56分03.6秒 5-7年
导航技术教研室
系统组成
地面支持系统 （2）Galileo控制中心（GCC） 相当于GPS主控站，共建设2个。
轨道同步和处理设施
完好性处理设施 精密定时设施 电文产生设施
《导航原理与系统》
服务产品设施 地面资产控制设施 卫星控制设施 任务控制设施
各GSS
OSPF
IPF
PTF
MGF
MCF
SCF
GACF
导航技术教研室
选择题5
《导航原理与系统》
• 若北斗卫星导航系统的中心控制系统收到用 户的单向授时申请，则将（ ）用户。
① 标准时间和解算出的用户位置信息发给用户 ② 标准时间的时标信号发给用户 ③ 标准时间和卫星的位置信息发给用户
GALILEO1系统
热力控制系统（TCS）
用于调节整个卫星系统温度，由热力管道、辐射
体和HLI组成
GALILEO卫星平台（二）
4.
数据处理和控制系统（LCDU）
高度和轨道控制系统（ADCS） 卫星高度和天线状态 卫星姿态敏感器、太阳敏感器、地球敏感器、转轮 自动测量记录和跟踪系统（TT&C) 接收TT&C工作站上载数据 接收卫星下载数据
1999年12月22日，欧洲议会和欧盟部长级会议批准了 《欧盟在科研、技术发展和演示领域的第五个框架计划 （1998－2002）》。“伽利略计划”列入其中，此计划成 为“伽利略”资金的一个来源。 2000年11月22日，欧洲委员会提交了《欧洲伽利略卫星 导航系统可行性评估报告》。该报告汇总了伽利略论证阶 段成果。
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Search & Rescue Architecture
G a lile o M E O
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N A V S IS & S & R m essa ge
(8 ) (2 ) (7 )
R e s c u e C o - o r d in a ti o n C e n tr e ( R C C C O S P A S -S A R S A T ) S & R m essa ge
Soyuz Fregat
Delta IV Delta IV Heavy
1140
1718 6619
1
2 8
现在
2001 2001
GALILEO卫星发射（二）
Ariane 5运载火箭
地面监测与监控部分（一）
中等高度轨道卫星
控制和星 座管理 （GCS） 完好性数 据监测和 发展 （EIDS）
伽利略定位系统
伽利略定位系统维基百科，自由的百科全书（重定向自伽利略導航系統）跳转到：导航、搜索伽利略定位系统标志伽利略定位系统（Galileo），是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称，也是继美国现有的“全球定位系统” (GPS) 、俄罗斯的GLONASS系统及中国的北斗卫星导航系统外，第四个可供民用的定位系统，预计会于2014年开始运作并在2019年完工。
目录∙ 1 系统目的∙ 2 历史∙ 3 国际参与∙ 4 政治因素5 系统概述o 5.1卫星o 5.2服务∙ 6 参考文献∙7 外部链接∙8 参见系统目的建造此系统的目的有以下几点:∙为用户提供更准确的数据∙加强对高纬度地区的覆盖，包括挪威、瑞典等地区。
∙减低对现有GPS系统的依赖，尤其是在发生战争时。
历史浅蓝线的伽利略系统浅蓝频道的伽利略系统分析架构2003年5月26日，欧盟及欧洲航天局通过了伽利略计划的第一部分，包括于1999年从法国、德国、意大利及英国四国各自提出的不同概念中，经四国的工程师将之整合而成的共同概念设计。
该系统主要是供民用，与设计作军事用途的GPS系统不同，因美国保留可限制GPS 的信号强度、准确度，以及把整组系统关闭的权力，因此当美国介入某场重大战争，民间有可能无法使用GPS。
还有，美国政府是于2000年才开始放宽民间使用GPS系统的限制。
理论上，欧洲的伽利略系统是不会把系统资源全部抽起作军事用途，并会提供比GPS更准确的结果，到系统完工开放时，将会开放予全球的军民共同使用。
欧洲委员会在为系统的下一部分作安全注资时遇上了麻烦，当时一些欧洲国家出现经济衰退，在注资时也格外小心。
在九一一事件发生之后，美国政府大力反对欧盟的伽利略计划，扬言当美国采取军事行动时，欧盟的伽利略系统只会“令GPS系统的开关形同虚设”。
至2002年1月17日，伽利略计划一名发言人表示在美国的压力下，使伽利略计划“接近死亡”。
几个月后，事件出现戏剧性转变，美国政府对“伽利略计划”态度开始软化，而欧盟成员国认为它们也应拥有自己的定位及计时系统，至2002年底，计划获得不少成员国的认同及支持，也因此出现了过度注资，成为了欧洲航天局要面对的新难题，就是如何去减低成员国的注资。
GALILEO
伽利略系统应用和服务
伽利略系统的基本服务： 伽利略系统的基本服务： 导航 定位 授时 伽利略系统的特殊服务： 伽利略系统的特殊服务： 搜索与救援(SAR功能 功能) 搜索与救援 功能 伽利略系统扩展应用服务系统： 伽利略系统扩展应用服务系统： 在飞机导航和着陆系统中的应用 铁路安全运行调度 海上运输系统 陆地车队运输调度 精准农业
伽利略计划的进度安排
定 义 阶 段 （ 1999 该阶段已在2001年宣告结束。 年宣告结束。 该阶段已在 年宣告结束 － 2000 ） 开发阶段（2001－2005） 开发阶段（ － ） 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 汇总任务需求；开发2－4个卫星和地面部分；系统 汇总任务需求；开发 － 个卫星和地面部分； 个卫星和地面部分 在轨验证。 在轨验证。 部署阶段（ 部署阶段（2006－2007） － ） 进行卫星的发射布网，地面站的架设， 进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体 联调 。 运营阶段（ 运营阶段（2008－ ） － 商业营运阶段，提供增值服务。 商业营运阶段，提供增值服务。
二、GALILEO系统特点
1. 全天候、全球无缝覆盖 2. 独立于美国，受欧洲控制的民用卫星导航定位 系统 3. 定位精度高于其它导航星座 4. 导航定位服务多样性 5. 具有地面与卫星通信能力，提供救援和搜索服 务 6. 系统开放性 7. 系统管理民间性
三、GALILEO定位系统原理
被动式
有源无线电测距 定位技术
• 另一个分支BCS、CBCS为信号设计带来更大的灵活性,设 计者可以利用这些信号波形更灵活地控制发射信号的功率 谱,从而优化信号的性能。但是,对这类信号的跟踪存在固 定偏差,出于复杂度方面的考虑,GPS L1C和 Galileo L1OS 最终放弃了 CBCS而采用 MBOC。即便如此,它们的设计 思想将会对今后的信号设计产生重要影响。
卫星导航技术的研究进展和应用案例
卫星导航技术的研究进展和应用案例近年来，随着科技的发展，卫星导航技术取得了长足的进步，成为了现代社会不可或缺的一部分。
本文将介绍卫星导航技术的研究进展和应用案例。
一、卫星导航技术简介卫星导航技术是指利用卫星将地球上的定位信息传输到特定接收装置，以确定这些接收装置在地球上的位置。
卫星导航技术主要涉及全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）、欧洲卫星导航系统（Galileo）和中国的北斗导航系统。
卫星导航技术的优势在于定位准确、成本低廉、全天候服务、覆盖范围广泛。
它已经成为了现代交通、气象、军事、航空航天等领域的重要工具，同时也被广泛应用于智能手机、车载导航等消费电子领域。
二、卫星导航技术的研究进展（一）定位精度的提高卫星导航技术定位精度一直是一个重要的研究方向。
目前第三代北斗卫星导航系统定位精度在几米左右，而第一代GPS和GLONASS则在10米左右。
为了进一步提高精度，国内外学术界和工业界正在研究一系列技术，如增加卫星数量、使用不同频率的信号、采用新的算法等。
（二）多模态导航系统现代交通中，人们需要选择合适的交通方式进行出行。
为了满足不同出行需求，多模态导航系统将地面交通、公共交通和步行导航整合在一起，帮助用户选择最佳方案。
例如，中国的北斗导航系统配合地铁、公交、出租车等公共交通工具，提供快捷准确的出行指引。
（三）机载航空导航系统机载航空导航系统是指飞机使用卫星信号进行导航和定位。
由于飞机需要在复杂的天气条件和复杂的地势环境下飞行，这就需要对机载导航系统进行研究和发展。
飞机的升降起落、飞行轨迹规划、地形识别等都可以利用卫星导航系统完成。
三、卫星导航技术的应用案例（一）汽车智能驾驶随着人工智能和自动驾驶技术的发展，汽车智能驾驶已经成为一个重要的方向。
卫星导航技术可以为车辆提供准确的位置和状态信息，并在车辆自动驾驶系统中起到重要作用。
例如，特斯拉公司的自动驾驶系统就使用了卫星导航技术。
欧洲伽利略卫星系统
空间段由分布在三个轨道上的30颗中等高度轨道卫 星（MEO）构成。 地面段由完好性监控系统、轨道测控系统、时间同 步系统和系统管理中心组成。
体系结构简介
发展阶段
与中国的合作与问题
（2003年-2004年）中欧优势互补 反对单极世 界
（2005年-2007年）欧洲政治转向 联美排挤中国 （2008年-2009年）“北斗”横空出世 频 道占用之争
谢谢观赏！
2002~2005年为定义阶段，论证计划的必要性，可行性及具 体实施措施。
2005~2011年为在轨验证阶段，其任务是成功研制， 实施和 验证伽利略空间段及地面段设施，进行系统在轨验证。
201正式运行的 卫星，建成整个地面基础设施。
2014年之后为开发利用阶段，提供运营服务，按计划更新卫 星并进行系统维护等。
效 果 图：
体系结构简介
数量： 30颗 离地面高度： 23,222公里 (MEO) 三条轨道，56°倾角 (每条轨道将有九 颗卫星运作，最后一颗作后备) 卫星寿命： 12年以上 卫星重量： 每颗675公斤 卫星长宽高： 2.7m x 1.2m x 1.1m 太阳能集光板阔度： 18.7m
体系结构简介
欧洲伽利略卫星系统
04012229 蔡睿聪
背景
“伽利略”( Galileo)卫星导航系统是欧洲正在 实施的一项重大民用航天项目，于20世纪90年代 由欧洲委员会和欧洲航天局共同发起，其目标是建 成欧洲自主的民用全球卫星导航系统，并与美国“ 全球定位系统”(GPS)和俄罗斯“全球导航卫星系 统”(GLONASS)相兼容，从而摆脱对GPS的依赖 ，打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断。在使 欧洲获得工业和商业效益的同时，为建立欧洲共同 安全防务体系提供基础条件。
卫星导航系统的研究与应用
卫星导航系统的研究与应用卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是一种全球性的定位、导航和定时系统。
它通过一系列卫星在地球轨道上发射信号，让地面接收设备可以精确地确定自身的位置、速度以及时间。
目前世界上运行的主要卫星导航系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo、中国的北斗等。
卫星导航系统的发展历程可以追溯到20世纪50年代，那时美国的海军开始研制一种用于航海的全球卫星导航系统。
随着技术的不断发展，卫星导航系统越来越普及，并已经广泛应用于陆地、海洋、天空等领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
以下是对卫星导航系统研究与应用的几个方面做一些介绍。
一、GNSS的工作原理卫星导航系统通过卫星向地球发射无线电信号，让地面的接收设备接收到信号后进行处理，得出其位置信息。
GNSS的信号在传播过程中会受到空间环境因素、地球大气层等影响，因此接收到的信号可能要经过预处理才能得出准确的位置。
卫星导航系统中的卫星通过发射闪烁码（Pseudorange）信号来进行位置传输。
接收设备接收到闪烁码信号后，通过与卫星发射的精确时间差计算出距离，进而得到自身的位置。
同时，GNSS也可以通过接收多个卫星的信号来进行位置的三维定向。
二、GNSS在各个领域的应用1. 交通运输领域卫星导航系统在交通运输领域的应用非常广泛，主要包括航空、航海、道路运输等。
在航空领域，GNSS能提供高精度导航服务，增强飞机的导航精度，大幅提高飞行安全性。
在航海领域，GNSS可以提供高精度的定位和航向信息，让船舶导航更为准确。
在道路运输方面，通过安装GNSS设备，可以实现车辆实时监控、导航引导、智能运输等功能。
2. 地质勘探和应急救援卫星导航系统可以在天气恶劣、地形险恶等环境下提供精准导航服务，成为一种重要的应急救援工具。
同时，GNSS在地质勘探领域也有着广泛的应用，可以高精度测量山体变形、地震等地质灾害变化。
“伽利略”卫星定位系统
“伽利略”卫星定位系统“伽利略”卫星定位系统说起卫星定位导航系统，人们就会想到GPS，但是现在，伴随着众多卫星定位导航系统的兴起，全球卫星定位导航系统有了一个全新的称呼——GNSS。
当前，在这一领域最吸引人眼球的除了GPS外，就是欧盟和我国合作的“伽利略”导航卫星系统。
“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建立将于2007年底之前完成，2008年投入使用，总共发射30颗卫星，其中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。
“伽利略”系统将为欧盟成员国和中国的公路、铁路、空中和海洋运输甚至徒步旅行者有保障地提供精度为1米的定位导航服务，从而也将打破美国独霸全球卫星导航系统的格局。
按计划，首批两枚实验卫星将于2005年末和2006年发射升空。
“伽利略”定位系统的优势“伽利略”系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统，在2008年投入运行后，全球的用户将使用多制式的接收机，获得更多的导航定位卫星的信号，将无形中极大地提高导航定位的精度，这是“伽利略”计划给用户带来的直接好处。
另外，由于全球将出现多套全球导航定位系统，从市场的发展来看，将会出现GPS系统与“伽利略”系统竞争的局面，竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。
世界上多套全球导航定位系统并存，相互之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证。
“伽利略”计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度、高可靠性的定位服务，实现完全非军方控制、管理，可以进行覆盖全球的导航和定位功能。
“伽利略”系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作，任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。
“伽利略”系统可以发送实时的高精度定位信息，这是现有的卫星导航系统所没有的，同时“伽利略”系统能够保证在许多特殊情况下提供服务，如果失败也能在几秒钟内通知客户。
GPSGALILEOBDSGLONASS四大卫星定位系统的论述
GPS、GAL I LEO、BDS、GLONA S S四大卫星定位系统得论述一、基本介绍>G P S数量：由24颗卫星组成。
轨道:髙度约20 2 0 0公里,分布在6条交点互隔6 0度得轨道而上。
精度：约为1 0米。
用途：军民两用。
进展：1 9 9 3年全部建成，正在实验第二代卫星系统，计划发射2 0颗。
>GLONASS数量：2 4颗卫星组成：精度：10米左右；用途：军民两用：进展:目前已有17颗卫星在轨运行，计划2 008年全部部署到位。
>GALILEO数量：30颗中高度圆轨道卫星组成，2 7颗为工作卫星,3颗为候补：轨道：高度为2 4 1 26公里，位于3个倾角为56度得轨道平而内；精度：最高精度小于1米；用途:主要为民用；进展：2 0 05年12月28日首颗实验卫星已成功发射，预计20 08年前可开通泄位服务.>BDS数量：3颗卫星组成，2颗为工作卫星，1颗为备用卫星：用途:军民两用；进展：前两颗分别于2 0 0 0年与2003年发射成功。
二、系统组成❖空间部分>GPS : GPS得空间部分就是由24颗卫星组成（2 1颗工作卫星;3颗备用卫星），它位于距地表2 0 200km得上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨逍面4颗），轨道倾角为55°。
卫星得分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上得卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS得卫星因为大气摩擦等问题;随着时间得推移，导航精度会逐渐降低>GLONASS:GLONASS系统采用中髙轨逍得24颗卫星星座，有2 1颗工作星与3颗备份星，均匀分布在3个圆形轨道平而上，每轨道面有8颗，轨道高度H = 1 900 0km, 运行周期T=llh 1 5min.倾角i=64、8 ° .>GALILEO：如下图所示，3 0颗中轨道卫星（MEO ）组成Gal i leo得空间卫星星座。
卫星均匀地分布在高度约为2 3616km得3个轨道面上，每个轨道上有10颗，苴中包括一颗备用卫星，轨道倾角为56° ,卫星绕地球一周约14h22min,这样得布设可以满足全球无缝隙导航立位.卫星得设汁寿命为20年,每颗卫星都将搭载导航载荷与一台搜救转发器.卫星发射采用一箭多星得发射方式，每次发射可以把5颗或6颗卫星同时送入轨道。