各类卫星星座系统
全球四大卫星定位系统
全球四大卫星定位系统一．GPS系统（美国）二．北斗系统（中国）三．GLONASS系统（俄罗斯）四．伽利略卫星导航系统（欧盟）GPS系统（美国）GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近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，具有在海、陆、空全方位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。
如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。
GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。
（1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。
（2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。
（3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。
主要功能：导航测量授时标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys种类：GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
系统构成北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。
中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。
根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。
卫星定位系统原理及各国发展的历史
简述:卫星定位系统原理及各国发展的历史1、子午卫星导航系统（NNSS）该系统又称多普勒卫星定位系统，它是58年底由美国海军武器实验室开始研制,于64年建成的“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System）。
这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。
1957年10月前苏联成功发射了第一颗人造卫星后，美国霍普金斯大学应用物理实验室的吉尔博士和魏分巴哈博士对卫星遥测信号的多普勒频移产生了浓厚的兴趣。
经研究他们认为：利用卫星遥测信号的多普勒效应可对卫星精确定轨；而该实验室的克什纳博士和麦克卢尔博士则认为已知卫星轨道，利用卫星信号的多普勒效应可确定观测点的位置。
霍普金斯大学应用物理实验室研究人员的工作，为多普勒卫星定位系统的诞生奠定了坚实的基础。
而当时美国海军正在寻求一种可以对北极星潜艇中的惯性导航系统进行间断精确修正方法，于是美国军方便积极资助霍普金斯大学应用物理实验室开展进一步的深入研究。
1958年12月在克什纳博士的领导下开展了三项研究工作：①研制卫星；②建立地球重力场模型以便卫星的精确定轨和准确预报卫星的空间位置；③研制多普勒接收机。
经过众人的努力子午卫星导航系统于1964年1月正式建成并投入军方使用，直至19 67年7月该系统才由军方解密供民间使用。
此后用户数量迅速增长，最多达9.5万户，而军方用户最多时只有650个，不足总数的1%，可见因生产的需要民间用户远远大于军方。
1.1 子午卫星导航系统的组成（1）卫星星座：子午卫星星座，由六颗独立轨道的极轨卫星组成。
在设计上要求卫星的轨道的偏心率为零，轨道倾角i =90°；卫星运行周期为T=107m；卫星高度约为H=1075km；按理论上的设计，六颗卫星应当均匀分布在相互间隔为30度轨道平面上。
但由于早期卫星入轨精度不高，各卫星周期、倾角、偏心率都存在不同程度的误差，故各卫星轨道进动的大小和方向也都不尽相同，这样经过一段时间后各卫星轨道间的间距就变得疏密不一。
北斗系统及产品应用介绍
北斗系统及产品应用介绍北斗导航卫星系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具有独立的卫星星座、地面增强系统和用户终端，是中国航海、航空、交通、测绘、气象、电力、石油、农业等领域中不可或缺的重要工具。
北斗系统的产品应用范围广泛，涵盖了交通运输、公共安全、国土资源等多个领域。
一、交通运输领域：北斗系统在交通运输领域中的应用十分广泛。
首先是汽车导航系统，车载终端可以通过北斗系统获取精准的位置信息，并提供最优的路线规划和导航服务，提高驾驶的安全性和效率。
其次是船舶导航系统，北斗系统可以实时监测和控制船舶的位置，为船舶提供导航、遥测和通信等服务，提高海上运输的安全性和效率。
此外，北斗系统还可以应用于航空交通管制、铁路运输、物流监控等方面，提升交通运输领域的整体效能。
二、公共安全领域：北斗系统在公共安全领域中有着重要的应用。
首先是应急救援系统，北斗系统可以提供精确的位置信息，为救援人员提供快速定位和导航服务，提高救援效率和准确性。
其次是灾害预警和监测系统，北斗系统可以监测地震、洪水、火灾等自然灾害的发生情况，并及时发布预警信息，提醒公众和相关部门采取相应措施，保障公众的生命财产安全。
此外，北斗系统还可以用于警务指挥和监控，通过车载终端和身份识别终端，实现对警员和嫌疑人的定位跟踪，提高公安机关的反恐、抢劫、偷盗等犯罪案件的侦破能力。
三、国土资源领域：北斗系统在国土资源领域中起到重要的作用。
首先是地理信息系统，北斗系统可以为地理信息系统提供高精度的空间定位和导航功能，为地理信息的采集、管理和应用提供强大的支撑。
其次是土地调查和规划，北斗系统可以提供快速准确的地理位置信息，为土地调查和规划工作提供数据支持。
此外，北斗系统还可以用于地质勘探、测绘测量、资源调查等方面，提高国土资源管理和开发的科学性和精确性。
总结起来，北斗导航卫星系统具有广泛的产品应用，涉及交通运输、公共安全、国土资源等多个领域。
北斗系统通过卫星星座、地面增强系统和用户终端的综合应用，为各行业提供高精度、高可靠的位置信息和导航服务，提高工作效率和生活品质。
星座导航及其卫星通信系统的研究
星座导航及其卫星通信系统的研究一、引言卫星导航与通信已经成为了现代社会不可或缺的技术，星座导航及其卫星通信系统作为卫星导航与通信的重要组成部分，受到了国内外学者的广泛关注。
本文将详细阐述星座导航及其卫星通信系统的起源、发展、现状及未来发展趋势。
二、星座导航的概念及历史星座导航是指将多颗卫星安排在不同轨道上，形成一个星座网络来提供导航和定位服务的技术。
星座导航系统最早起源于1960年代美国海军的TRANSIT卫星导航系统，它由6-8颗卫星组成，并定期更新，并在1974年正式向公众开放。
其他比较知名的星座导航系统还包括GPS、GLONASS、BeiDou等。
三、星座导航系统的原理星座导航系统是通过测量卫星与地面用户之间的距离来实现定位和导航，常用的技术包括天线接收器接收到卫星信号、定位计算、信号校正等。
在定位计算中，经纬度和高度是星座导航系统最基本的定位信息。
用户需要的所有信息都可以通过卫星信号来获取。
四、星座导航系统的卫星通信卫星通信是将信息通过卫星传输到任何一个地球上的任何一个点的技术，并能满足不同地区的通信需求。
星座导航系统可以通过多颗卫星来实现全球覆盖，并进行卫星通信。
卫星通信系统的主要组成部分包括发射机、卫星、接收机以及随从站等。
五、星座导航及其卫星通信系统的应用星座导航及其卫星通信系统可以应用于许多领域，如军事、民用、科学研究、航空航天以及金融等。
它可以为旅行者提供可靠的导航和定位服务，为救援提供及时响应，为金融行业提供安全快捷的交易通道等。
六、星座导航及其卫星通信系统的未来展望随着技术的不断发展，星座导航及其卫星通信系统将面临更多的挑战和机遇。
未来星座导航及其卫星通信系统的发展方向包括更高的性能、更精确的定位服务、更高的数据传输速率、更低的能耗以及更优化的卫星网络结构等。
七、结论星座导航及其卫星通信系统是卫星导航与通信的重要组成部分，随着技术的不断发展，它将在日常生活的各个领域中发挥越来越重要的作用。
全球六大GNSS介绍
北斗卫星导航系统覆盖范围：全球功能：北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种形式。
开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
管理机构：中国卫星导航系统管理办公室。
空间段：北斗卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。
空间星座部分由5颗地球静止轨道（GEO）卫星和30颗非地球静止轨道（Non-GEO）卫星组成。
GEO 卫星分别定点于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度。
Non-GEO卫星由27颗中圆地球轨道(MEO)卫星和三颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。
其中，MEO卫星轨道高度21500千米，轨道倾斜角55度，均匀分布在3个轨道面上;IGSO卫星轨道高度36000千米，均匀分布在3个倾斜同步轨道面上，轨道倾斜角55度，3颗IGSO卫星星下点轨迹重合，交叉点经度为东经118度，相位差120度。
地面控制部分由若干主控站、注入站和监测站组成。
主控站主要任务是收集各个监测站的观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文、广域差分信息和完好信息，完成任务规划与调度，实现系统运行控制与管理等；注入站主要任务是在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文、广域差分信息和完好信息注入，有效载荷的控制管理；监测站对导航卫星进行连续跟踪监测，接收导航信号，发送给主控站，为卫星轨道确定和时间同步提供观测数据。
用户段：有各类北斗用户终端，以及与其卫星导航系统兼容的终端组成，能够满足不同领域和行业的应用需求。
服务区：东经84度到160度，南纬55度到北纬55度之间的大部分区域。
服务方式：包括开放服务和授权服务两种方式。
开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
四大全球卫星定位系统比较
北斗卫星导航系统-系统组成
系统组成：
空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星 组成
GEO 卫星
星座
Non-GEO 卫星
北斗卫星导航系统-系统组成
系统组成：
地面段：由主控站、上 行注入站和监测站组成
北斗系统地面段
北斗卫星导航系统-系统组成
第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源 服务能力。
北斗卫星导航系统-发展路线图
北斗卫星导航系统-工程任务
+ 主要任务：
研制生产5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星，在西昌 卫星发射中心用CZ-3A系列运载火箭发射共35颗卫星， 西安卫星测控中心提供卫星发射组网与运行测控支持。
四大卫星导航系统
美国的GPS 中国的北斗 俄罗斯的GLONASS 欧盟的Galileo 四大系统参数应用比较
+ 格洛纳斯卫星系统是“格洛纳斯GLONASS”是俄语中 “全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯 继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全 球卫星导航系统。按计划，该系统将于2007年年底 之前开始运营，届时只开放俄罗斯境内卫星定位及 导航服务。到2009年年底前，其服务范围将拓展到 全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及 空中目标的坐标及运动速度信息等。
GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
GPS-系统组成
GPS构成
空间部分
•24颗工作卫星组成 •距地表20200km上 空
•全球任何地方、任 何时间都可观测到4 颗以上的卫星
卫星星座基本参数
卫星星座基本参数卫星星座是由一组卫星组成的天体系统，用于提供全球范围内的通信、导航或遥感服务。
它们通常以地球轨道上的一系列卫星形式存在，这些卫星之间相互配合，以覆盖整个地球的表面。
卫星星座的基本参数包括以下几个方面：1. 卫星数量：卫星星座的规模通常由卫星的数量决定。
不同的应用需要不同数量的卫星来提供服务。
例如，全球导航卫星系统（GNSS）通常需要24颗以上的卫星来实现全球覆盖。
2. 轨道类型：卫星星座可以采用不同的轨道类型，如地球同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）或低地球轨道（LEO）。
不同的轨道类型对卫星的运行高度、轨道周期和覆盖范围都有影响。
3. 卫星分布：卫星星座中的卫星可以以不同的方式分布在轨道上。
例如，全球导航卫星系统通常采用均匀分布的方式，确保在任何时刻都有多颗卫星可见。
而通信卫星星座可能会采用更密集的分布方式，以增加容量和覆盖范围。
4. 信号覆盖：卫星星座需要覆盖全球范围的地表，因此信号覆盖是一个重要的参数。
卫星星座的设计需要考虑到地球各个地区的信号接收强度、多径效应和信号延迟等因素。
5. 通信频段：卫星星座的通信频段决定了其在电磁频谱中的位置。
不同的频段具有不同的传输特性和应用限制。
常见的卫星通信频段包括Ka波段、Ku波段和C波段等。
6. 网络架构：卫星星座的网络架构指的是卫星之间的通信方式和协议。
这包括星间链路、地面站和用户终端之间的通信方式，以及数据传输和路由策略等。
综上所述，卫星星座的基本参数涵盖了卫星数量、轨道类型、卫星分布、信号覆盖、通信频段和网络架构等方面。
这些参数的选择和设计将直接影响卫星星座的性能和应用范围。
GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大卫星定位系统的论述
ＧPS、GALＩLEO、BDＳ、ＧＬONASS四大卫星定位系统得论述一、基本介绍➢GPS数量:由2４颗卫星组成。
轨道:高度约２0200公里,分布在６条交点互隔6０度得轨道面上。
精度:约为10米、用途:军民两用。
进展:１9９3年全部建成,正在实验第二代卫星系统,计划发射2０颗。
➢GLONASS数量:２４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２00８年全部部署到位、➢GAＬILEO数量:3０颗中高度圆轨道卫星组成,２7颗为工作卫星,３颗为候补;轨道:高度为24１2６公里,位于３个倾角为5６度得轨道平面内;精度:最高精度小于１米;用途:主要为民用;进展:20０5年12月２８日首颗实验卫星已成功发射,预计2０08年前可开通定位服务。
➢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2００0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(21颗工作卫星;3颗备用卫星),它位于距地表20２00km得上空,均匀分布在６个轨道面上(每个轨道面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系统采用中高轨道得２4颗卫星星座,有21颗工作星与3颗备份星,均匀分布在3个圆形轨道平面上,每轨道面有８颗,轨道高度H=1９000kｍ,运行周期T＝11h15min,倾角ｉ=６4。
８°。
➢GＡＬIＬEＯ:如下图所示,3０颗中轨道卫星(MEO)组成Galilｅo得空间卫星星座。
卫星均匀地分布在高度约为2361６kｍ得3个轨道面上,每个轨道上有10颗,其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定位、卫星得设计寿命为2０年,每颗卫星都将搭载导航载荷与一台搜救转发器。
星座卫星技术的实现与优化
星座卫星技术的实现与优化星座卫星是人类在空中通讯领域里的一项伟大的成就，它是现代通讯、定位、导航等领域应用的重要手段之一。
本文将从星座卫星系统的概念入手，详细介绍卫星系统的组成，实现过程以及相关技术优化。
第一章星座卫星系统的概念星座卫星系统是由地球上的地面站、卫星和相应的控制器组成的，利用卫星通讯技术，向全球范围内提供高速、稳定的通讯和定位服务。
星座卫星系统的主要角色包括全球卫星定位系统（GPS）、伽利略导航卫星系统（Galileo）和北斗导航卫星系统（BDS）等。
这些系统主要通过利用多个卫星以及对于地球上的接收设备的准确控制，实现遥感、通信、导航和地球物理科学等方面的应用，为人类的各种活动提供了巨大的帮助。
第二章星座卫星系统的组成星座卫星系统的主要组成部分包括卫星、发射站、地面跟踪和控制站、载荷和接收设备。
卫星是这种系统不可或缺的重要组成部分，其通信能力、卫星轨道、尺寸、重量等参数与卫星的能力、时效性、经济性等方面息息相关。
发射站是星座卫星系统中用于发射卫星的基础设施之一，其功率、天线等参数对卫星发射的成功率具有重要影响。
地面跟踪和控制站能通过科学的监控、定位和调整卫星轨道来保证卫星系统的正常运行。
载荷是卫星系统中用来传输通讯、导航等数据的部分，其设计和实现是卫星系统的重要组成部分。
接收设备则是星座卫星系统中用于接收来自卫星的信号的设备，其灵敏度、准确度等参数对卫星系统的性能和稳定性具有重大作用。
第三章星座卫星系统的实现过程星座卫星系统的实现是一个复杂的过程，其中包括卫星的设计和制造、发射、卫星轨道的确定和调整、载荷和接收设备的设计和制造等多个方面。
首先，卫星的设计和制造需要满足多项技术能力，包括机械设计、电子设计、通讯设计、传感器设计等方面。
其次，卫星的发射是一个高度靠技术手段的过程，需要保证发射站的准确度和成就率。
然后，在卫星进入轨道后，需要通过地面跟踪和控制站进行监控和调整，保证其轨道和通讯功能的正常运行。
GNSS技术介绍
GNSS技术介绍第一部分、GNSS导航系统1.1 GPS系统（美国的全球卫星定位系统）1、GPS系统的组成①空间部分——GPS卫星星座GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，运行周期11小时58分钟（对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星），轨道面数6个，位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可以见到11颗（接收机看到超过11颗的有可能是接受到日本的SBAS卫星）②地面控制部分——地面监控系统GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注人站和五个监测站。
主控站设在美国本上科罗拉多，三个注人站分别设在大西洋的阿森松岛、印度洋的迪戈加西亚岛和太平洋的卡瓦加兰，五个监测站除了位于主控站和三个注人站之处的四个站以外，还在夏威夷设立了一个监测站。
（都由美国政府和军方控制，主要是为了控制卫星和给卫星提供播发星历等）。
③用户设备部分——GPS信号接收机接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。
GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。
2、GPS信号的组成（码分多址技术）GPS卫星发送的导航定位信号一般包括载波、测距码和数据码（或称D码）三类信号。
GPS卫星广播L1和L2两种频率的信号，其中L1信号载波频率为1575.42MHz，并调制了P/Y 码、C/A码和数据码（或称D码）；L2信号载波频率为1227.60 MHz，测距码仅调制了P/Y 码，其中P/Y码为军用码，C/A码为民用码。
GPS导航电文（D码）是包含有关卫星星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航数据码。
导航电文是利用GPS进行定位的基础。
GPS信号现代化：系统计划新增4个信号，L2和L5新增2个民用信号（就是某些接收机上标注的L2C和L5），在L1和L2上新增2个军用信号。
3、坐标系统与时间系统时间体统采用的是UTC时间，整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间。
GLONASS 系统简介
GLONASS 系统简介GLONASS 是 GLObal NAvigation Satellite System( 全球导航卫星系统 ) 的字头缩写，是前苏联从 80 年代初开始建设的与美国 GPS 系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。
现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS 系统的卫星星座由 24 颗卫星组成，均匀分布在 3 个近圆形的轨道平面上，每个轨道面 8 颗卫星，轨道高度 19100 公里，运行周期 11 小时 15 分，轨道倾角64.8 °。
与美国的 GPS 系统不同的是 GLONASS 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）。
每颗 GLONASS 卫星发播的两种载波的频率分别为 L1=1,602+0.5625k(MHz) 和 L2=1,246+0.4375k(MHz) ，其中k=1 ～ 24 为每颗卫星的频率编号。
所有 GPS 卫星的载波的频率是相同，均为 L1=1575.42MHz 和 L2=1227.6MHz 。
GLONASS 卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码： S 码和 P 码。
俄罗斯对 GLONASS 系统采用了军民合用、不加密的开放政策。
GLONASS 系统单点定位精度水平方向为 16m ，垂直方向为 25m 。
GLONASS 卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质量1400kg ，设计轨道寿命 5 年。
所有 GLONASS 卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。
第一颗GLONASS 卫星于 1982 年 10 月 12 日发射升空。
到目前为止，共发射了 80 余颗 GLONASS 卫星，最近一次是 2000 年 10 月 13 日发射了三颗卫星。
截止 2001 年 1 月 10 日为止尚有10 颗 GLONASS 卫星正在运行。
四大卫星系统介绍
一、关于卫星导航定位技术卫星导航定位系统是一种以卫星为基础的无线电导航系统。
系统可发送高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时信息，是一种可供海陆空领域的军民用户共享的信息资源。
卫星导航定位是指利用卫星导航定位系统提供位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测和管理工作。
卫星导航系统的出现，解决了大范围、全球性以及高精度快速定位的问题，最早应用于军用定位和导航，为车、船、飞机等机动工具提供导航定位信息及精确制导；为野战或机动作战部队提供定位服务；为救援人员指引方向。
随着技术的发展与完善，其应用范围逐步从军用扩展到民用，渗透至国民经济各部门。
其中包括海上和沙漠中的石油开发、交通管理、个人移动电话定位、商业物流管理、渔业、土建工程和考古。
卫星导航系统已成为数字地球、数字城市的空间信息基础设施。
现在通用的卫星导航系统有：1．全球定位系统GPS全球定位系统(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。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分为GPS星座；地面控制部分为地面监控系统；用户设备部分为GPS信号接收机。
图1 GPS全球卫星定位系统组成图2．俄罗斯全球卫星导航系统GLONASS70年代初，前苏联国防部也提出了全球卫星导航系统(GLONASS)的方案设想，1978年开始系统设计，1995年系统组网成功并投入运营，建设耗资40多亿美元。
系统星座由分布在3个轨道面上的24颗卫星组成，由俄军方控制。
GLONASS 在系统组成、定位测速原理等方面类似于GPS，但在一些具体技术体制上也与其存在一定的差别。
北斗导航系统的卫星布局与星座组成
北斗导航系统的卫星布局与星座组成北斗导航系统作为中国自主研发的卫星导航系统，已经取得了长足的发展，并在全球范围内得到了广泛的应用。
在北斗导航系统的运行中，卫星布局与星座组成是至关重要的因素。
本文将从北斗导航系统的卫星布局和星座组成两个方面进行详细的探讨。
一、卫星布局北斗导航系统的卫星布局是指在空间中如何分布和安排卫星，以实现全球卫星导航覆盖的目标。
北斗导航系统采用了三轨三地星座布局，具体包括了地球同步轨道卫星、中圆轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星。
1. 地球同步轨道卫星地球同步轨道卫星又称为地球静止轨道卫星，其位置相对于地球是固定不动的。
北斗导航系统采用了5颗地球同步轨道卫星，它们分别位于东经80度、110.5度、140度、160度和西经160度的位置上。
这些卫星的任务是提供区域增强覆盖，主要用于保障北斗系统在中国国内的导航服务。
2. 中圆轨道卫星中圆轨道卫星是北斗导航系统的核心卫星组成部分，它们主要用于提供全球覆盖的导航服务。
北斗导航系统总共部署了27颗中圆轨道卫星，分布在三个不同的轨道平面上，每个轨道平面上有9颗卫星。
这种布局方式可以保证在任何时刻至少有4颗卫星可见，从而能够提供准确可靠的定位和导航服务。
3. 倾斜地球同步轨道卫星倾斜地球同步轨道卫星又称为倾斜静止轨道卫星，其位置相对于地球是倾斜的。
北斗导航系统部署了3颗倾斜地球同步轨道卫星，它们分别位于北斗系统的西北、西南和东南方向，主要用于提供北纬55度以北区域的导航覆盖。
二、星座组成北斗导航系统的星座组成是指这些卫星集合在一起形成的一组星座。
北斗导航系统采用了全球组合导航卫星系统（GNSS）的星座组成方式，即由地球同步轨道卫星、中圆轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星共同组成。
在北斗导航系统中，中圆轨道卫星是主要的星座组成部分，由27颗卫星组成。
地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星则作为辅助星座存在。
这种星座组成方式可以最大程度地保证全球覆盖和导航精度。
四大卫星定位系统
全球四大卫星定位系统导航卫星系统：GPS 北斗 GLONASS GALILEO系统构成： 1.空间部分2.用户接收处理部分3.地面监控部分 1.空间部分2.地面中心控制系统3.用户终端1.空间部分2.地面支持系统3.用户设备卫星星座： 美国的GPS系统，由24颗(3颗为备用卫星)在轨卫星组成。
“北斗”卫星导航定位系统需要发射35颗卫星，系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。
21颗卫星，3颗备用卫星欧盟主导的伽利略系统的目标是，耗资30亿欧元，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。
轨道倾角： 55度 64.8度 56度 56度系统信号： L1，L2，P L1，L2，S，P E（1590MHz）、E（1561MHz）、E6（1269MHz）E5（1207MHz）E5a~E5b,E6,E2-L1-E1定位精度： 2.93m（民用）0.293m（军用）10m（民用） 10m 优于10m定位原理： 测边交会定位 测边交会定位 测边交会定位 测边交会定位一、 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。
四大全球卫星定位系统比较
GLONASS包括24颗卫星（3颗备用），卫星高度19100公里，均匀分布在个 轨道面上，轨道面倾角为64.8度，运行周期约为11小时15分，卫星信号 采用了两种载波，其频率分别为 l.6 GHz 和 1.2GHz。目前的卫星状 况已具备可用性。
数量：24颗卫星组成 轨道：三个轨道平面两两相隔120度，同平面内的卫星之间相隔45度。
GPS定位系统由GPS卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
GPS-系统组成
GPS构成
空间部分
•24颗工作卫星组成 •距地表20200km上 空
•全球任何地方、任 何时间都可观测到4 颗以上的卫星
地面控制
•监测站 •主控制站 •地面天线
用户设备
•测量出接收天线至 卫星的伪距离和距 离的变化率 •计算出用户所在经 纬度、高度、速度、 时间
系统组成：
用户段：由北斗用户终端以及与其它GNSS兼容的终端 组成
北斗系统的用户终端
北斗卫星导航系统-时间系统
时间系统： 北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC），与
UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时间是 2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。 BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系统 时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会被监 测和发播。
美国的GPS 中国的北斗
俄罗斯的GLONASS 欧盟的Galileo 四大系统参数应用比较
+ 2002年3月26日，欧盟首脑会议批准Galileo卫星导航定位系统的实施 计划。这标志着在2008年欧洲将拥有自己的卫星导航定位系统，并结 束美国的GPS独霸天下的局面。
+ 欧洲建设Galileo系统的目的主要有两个： – 军事安全 尽管伽利略计划是民用卫星导航服务，但该项计划完成后，将使欧 洲赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。 – 经济利益 欧盟一项研究预测表明，发展Galileo计划，仅在欧洲就可以创造出 140000多个就业岗位。每年创造的经济收益将会高达90亿欧元， 到2020年，Galileo系统的收益将达到740亿欧元。
GPS_GLONASS_北斗_Galileo_四大卫星导航系统_竞风流_
Focus军民两用技术与产品 2012510目前，除我国的北斗卫星导航系统之外，世界上正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统：一是美国的全球定位系统（Global Positioning System ，G P S ），二是俄罗斯的格洛纳斯全球卫星导航系统（G l o b a l Navigation Satellite System ， GLONASS ）。
近年来，欧盟也正在建设有自己特色的伽利略卫星定位系统（Galileo Positioning System ，Galileo ）。
因而，未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成GPS 、GLONASS 、北斗、Galileo 四大卫星导航系统“竞风流”的局面。
四大卫星导航系统各有千秋：GLONASS 的民用精度较高，GPS 只能找到街道，而Galileo 却能找到车库的门，北斗的特长如可通过短信让他人获知自己的位置是其它导航系统目前所不具备的。
全球定位系统（GPS）G P S 的前身是美军研制的一种子午仪卫星定位系统（Transit Satellite Navigation System ，Transit ），1958年研制成功，1964年投入使用, 1967年开始进入民用领域。
Transit 用5颗～6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。
然而，Transit 使研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS 的研制埋下了铺垫。
20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统，即GPS ，其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一系列军事目的。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。
GPS 主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分组成。
星座卫星通信系统设计及性能分析
星座卫星通信系统设计及性能分析第一章：引言星座卫星通信是一种基于卫星网络的无线通信系统，能够实现广域覆盖和高速数据传输。
本文将介绍星座卫星通信系统的设计原理和性能分析。
第二章：星座卫星通信系统结构2.1 卫星组成星座卫星通信系统主要由卫星和地面站组成。
卫星分为中继星和用户星两种类型，中继星负责转发信号，而用户星用于与用户端进行通信。
2.2 地面站地面站包括用户端地面站和中继站，用户端地面站与用户终端相连，负责接收和发送信号。
中继站用于与用户端地面站进行数据交换和信号中继。
第三章：星座卫星通信系统设计原理3.1 天线设计天线设计对星座卫星通信系统的性能起到至关重要的作用。
天线设计要考虑到卫星和地面站之间的信号传输，包括天线增益、方向性和频率响应等参数的优化。
3.2 频率规划频率规划是保证星座卫星通信系统各个卫星之间和卫星与地面站之间的信号不会发生干扰的重要环节。
需要合理规划卫星和地面站的频率分配，避免频谱资源的冲突。
3.3 信号调制与解调星座卫星通信系统使用的调制和解调方法对信号的传输效率和可靠性至关重要。
要考虑传输速率、频谱效率和抗干扰能力等因素，选择适合的调制解调方案。
第四章：星座卫星通信系统性能分析4.1 传输速率星座卫星通信系统能够提供较高的传输速率，可以满足大数据量的传输需求。
通过采用高性能调制解调方案和优化天线设计，系统的传输速率可以进一步提升。
4.2 覆盖范围星座卫星通信系统能够实现全球范围内的覆盖，无视地域和地形的限制。
通过合理规划卫星的数量和轨道分布，可以实现全球无缝覆盖。
4.3 时延和抗干扰能力星座卫星通信系统的时延较低，能够实现实时通信的要求。
同时，系统能够通过强大的抗干扰能力，保障通信质量在复杂电磁环境中的稳定性。
第五章：应用前景和挑战星座卫星通信系统具有广阔的应用前景。
在通信、导航、遥感等领域有着重要应用价值。
同时，系统的设计和运营也面临着一系列挑战，如系统成本、卫星寿命等问题。
gps系统组成
一、GPS的系统组成GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分等三部分组成,如下图所示:二、空间卫星部分1、 GPS卫星星座（1）设计星座：21+3- 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星- 6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55 ︒，周期11h 58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）-保证在24小时，在高度角15︒以上，能够同时观测到4至8颗卫星（2）当前星座：28颗2、 GPS卫星（1）作用：-发送用于导航定位的信号-其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。
-主要设备：原子钟（2台铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置（2）类型-试验卫星：Block Ⅰ-工作卫星：Block ⅡGPS卫星是由洛克韦尔国际公司空间部研制的。
卫星重774kg（包括310 kg 燃料），采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为1.5m。
星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2m2。
对日定向系统控制两翼帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH 的镉镍蓄电池充电，以保证卫星在地影区能正常工作。
在星体底部装有多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L1和L2波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。
在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。
此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。
工作卫星的设计寿命为7年。
从试验卫星的工作情况看，一般都能超过或远远超过设计寿命。
（3）第一代卫星现已停止工作。
（4）第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座，通常称为GPS工作卫星。
Block ⅡA的功能比Block Ⅱ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。
Block Ⅱ只能存储供45天用的导航电文，而Block ⅡA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在特殊情况下使用GPS卫星。
（5）第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫星，改善全球定位系统。
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PRN编号是地面用户进行信号捕获、跟踪的关键参数，必须
保证编号的连续性和可用性。
GPS卫星发射频率
当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成 的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。导航电文包括卫 星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折 射修正等信息。
目录
10.1 美国的GPS 10.2 俄国的GLONASS 10.3 欧洲的伽利略系统 10.4 中国的北斗系统 10.5 印度 10.6 日本天顶 10.7卫星系统辅助技术
10.1 GPS
全球定位系统(Global Positioning System, GPS)是美国从20世纪70年代开始研制的， 耗资300亿美元，于1994年全面建成，2018 年开始启动第三代，精度可达0.6米。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：
空间部分：GPS星座
地面控制部分：地面监控系统
一个主控站，5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。 负责维护每颗GPS卫星的星历（即描述卫星运动及其 轨道的参数）。对于导航定位功能而言，GPS卫星的 星历是唯一的动态已知参数。监控卫星正常工作，以 及保持各颗卫星处于同一时间标准。地面站监测出相 关信号以后，将控制命令通过地面注入站发给卫星。
GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为 1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波，它 们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，波 束方向图能覆盖约半个地球。在L1和L2上又分别调制着多 种信号，这些信号主要有：
分别是民用的粗/截获码（C/A码）和军用的精密码（P 码），P码加密后构成Y码，因此常将精密码记为P(Y)码。
可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断 地发射导航电文和误差校正值。
由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟 不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、 y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之 间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这 4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所 处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。
用户可用4颗卫星确定4个导航参数：纬度、 经度、高度、时间。
PVT解算
每颗卫星大约5小时在地平线以上，同时位于地平线以上的 最少4颗，最大11颗，一般可观察到6-9颗。
卫星上的核心设备是高精度铯原子钟（稳定度为10-13~1014），具有抗辐射性能，它发射标准频率信号，为GPS定 位提供高精度的时间标准。
卫星编号
GPS系统包括SVN（空间飞行器编号）、PRN（伪随机码 编号）、SVID（卫星号）、NAVSTAR（导航星编号）以及 卫星代号在内的五类卫星编号
首先，接收机通过卫星发射的伪码与本地 伪码的相关运算，可获求得卫星信号的传 输时延。
然后，用户从接收到导航电文中，可以提 取时间标记，该标记标明发送信号什么时 候离开的卫星，再利用导航电文中的卫星 星历数据，可以推算出卫星发射电文时所 处位置，以及卫星与用户的距离，由此进 一步推导用户在大地坐标系中的位置速度 等信息。
C/A码是Gold码，码长1023，频率1.023MHz，重复周期1 毫秒，码间距1微秒，相当于300m。
P码
P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的 伪随机噪声码，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进 行模二相加生成保密的Y码，一般和称P（Y）码
P码用4个12位移位寄存器的PN序列产生，重复周期266.4 天，被截断成38个短序列，每个序列码长6.1871012，频率 10.23MHz，重复周期7天，码间距0.1微秒，相当于30m。P 码因频率较高，不易受干扰，定位精度高达3米，因此受美 国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国 军方服务。
传统PPS用户，初始工作时跟踪L1上C/A码，然后转化为跟踪L1和L2上 的P（Y）码，此操作师们找到了各种各样的利用L2上码型未知军用信号的 方法，以Z跟踪为代表的一系列技术打开了民用双频测量的 大门。
最新的GPS卫星在L2频率上调制了新的民用信号，使用了 第三个频率L5，并开发新的军用信号M码，GPS依然保持着 业界老大的地位，短期内无人能敌。
16年在开阔地实测GPS椭圆直径径大概两米，及测量精度 大概2米
GPS的基本原理
GPS的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接 收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知 道接收机的具体位置。
卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星 星历中查出，每一颗卫星都会广播其星历表。
用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户 到达时间（TOA），再将其乘以光速得到。由于大 气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之 间的真实距离，而是伪距（PR）。
用户设备部分：GPS 信号接收机。
在GPS中使用单向传输，只有从卫星到用户的链路， 用户不需要发射机，只需要一个GPS接收机即可。
GPS星座
卫星距地面2万公里（20200km）倾斜圆轨道上的24颗卫星 组成，旋转周期为12小时。
由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成，每个轨道平面 上有4颗卫星，与赤道成55度的相同方向运行，空间间隔为 90度，3颗为活动的备用卫星。
对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右， 对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。
CA码
C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1MHz 的伪随机噪声码（PRN码），其码长为1023位（周期为1ms ）。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它 们的PRN号来区分它们。