【VIP专享】任务1四大卫星导航定位系统简介

项目34 GNSS的基本知识

任务1 四大卫星导航定位系统简介

一、GNSS是什么

很久以来，人们一直因为“我在哪里”这个问题而感到困惑，也想了许多解决的办法，

但是没有一个直接、快速和有效的解决方法为全球提供精确定位服务，直到GPS系统出现。

GNSS是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)的缩写。它是所有在轨

工作的卫星导航定位系统的总称。

GNSS能为我们提供什么？

它可为用户提供高精度、全天时、全天候的定位、导航和授时服务。

GNSS包括的定位系统有哪些？

目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统、中国的Compass(北斗)，全部建成后其可用的卫星数目达到100颗以上，截止目前欧盟的Galileo

系统、中国的Compass(北斗)还未进入有规模的民用阶段。

除此之外还有WAAS广域增强系统、EGNOS欧洲静地卫星导航重叠系统、DORIS星载多普勒无线电定轨定位系统、PRARE精确距离及其变率测量系统、QZSS准天顶卫星系统、GAGAN GPS静地卫星增强系统和IRNSS印度区域导航卫星系统。

GNSS是由谁开发的？

目前现行的卫星导航系统有全球卫星导航系统和区域卫星导航系统。开发者也有国家

或是部门。具体情况参见表1-1。

表1-1 卫星导航系统开发表

系统开发国家或部门研发时间覆盖区域

GPS美国国防部1973年开始

方案论证（1974~1978年）

系统论证（1979~1987年）

生产试验（1988~1993年）

全球

GLONASS 前苏联研发，1996

年由俄罗斯接替

1982年开始全球

Galileo欧盟1978年方案认证和初步设计阶

段

定义阶段

开发阶段

部署阶段

商业运行阶段

全球

COMPASS中国1985年提出，1994年1月立项北斗一号：区域

研制建设

试验阶段

2012年覆盖亚太地区

2020年建成全球卫星导航系统

北斗二号：全球

QZSS日本概念研究阶段（2003年）

系统定义和设计阶段

（2004～2005年）

开发阶段（2006年以后）

区域：东亚和大洋洲

地区

IRSS印度2006年开始区域：印度境内和周边

EGNOS 欧盟委员会、欧洲

航天局、以及欧洲

航空安全组织

面向欧盟27国免费

提供服务

MSAS 日本气象局和日本

交通部

1996年开始实施

系统覆盖范围为日本

所有飞行服务区，也

可为亚太地区的机动

用户播发气象数据信

息

GNSS系统组成？

GNSS系统一般由三部分组成，也即地面部分、空间部分和用户部分。各卫星定位系统的组成参见表1-2。

表1-2 GNSS系统组成

系统部分组件作用

地面监控部分2个主控站、5个监测站和4个

注入站

测定卫星轨道、计算卫星钟改

正值

空间卫星部分21＋3颗卫星分布在6个轨道面

上，运行周期11小时58分，卫

星高度为20200km（见图1-1）

提供卫星星历、高精度原子钟、

L1，L2载波、伪随机码

GPS

用户部分GPS接收机接收卫星发射的导航信号，测定接收机所在三维位置及时间

地面支持系统系统控制中心、中央同步器、遥

测遥控站（含激光跟踪站）和外

场导航控制设备

跟踪卫星，以便确定和预报卫

星轨道和卫星钟差；卫星时间

同步及控制GLONASS时间与

UTC之间的时间偏差。控制段

还要进行很多非控制操作活动，

如组织和发射活动

空间卫星部分24（21＋3）颗卫星组成，分布

在3个轨道面，卫星轨道倾角

为64.8°，卫星高度为

19100km，卫星运行周期

11h15m（见图1-2）

通过载波向外发射导航信号和

测距码

GLONASS

用户部分GLONASS接收机接收卫星发射的导航信号，并测量其伪距和伪距变化率，同

时从卫星信号中提取并处理导航电文

地面控制部分1个主控站,5个全球监测站和3

个地面控制站组成。监测站均配

装有精密的铯钟和能够连续测量

到所有可见卫星的接收机

跟踪卫星

空间部分30（27＋3）颗中低轨卫星，分

布在3个轨道面上，轨道面倾角

56度，卫星高度为23000km，

卫星的公转周期14h4m45s（见

图1-3）

通过载波发射导航电文与测距

码

用户部分Galileo接收机或与

GPS、GLONASS兼容的接收机

接收卫星信号

空间部分两颗经差为60度的地球静止卫

星、一颗备用卫星，卫星高度为

36000km

用于地面中心站与用户之间的

信号中继。

Galileo

用户终端带有定向天线的收发器即能为用户提供卫星无线电导航服务，又具有位置报告以及短报文通信功能。

地面中心控制系统1个配有电子高程图的地面中心、

网管中心，测轨站、测高站和数

十个分布在全国的地面参考站

监测、调控

空间部分5颗GEO+5颗IGSO+4颗MEO

3颗GEO位于84oE，140oE和

160oE；3颗IGSO,位于118oE,

倾斜角55o（见图1-4、1-5和1-

6）

播发测距码和导航电文

北斗二号COMPASS

用户终端接收机3D定位；

对GPS和BD系统自身的增强；短消息通讯。

各卫星定位系统的卫星图参见图1-7、1-8、1-9和图1-10。