GPS与北斗系统原理与对比

北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比世界有四大定位导航系统，分别是中国的北斗卫星定位系统、欧盟的Galieo、俄罗斯的GLONASS、美国人的GPS定位系统。

1.GPS2.GLONASS全球导航卫星系统GLONASS的起步晚于GPS9年。

从前苏联1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年，13年时间内历经周折，虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。

1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，1995年进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。

经过数据加载、调整和检验，已于1996年1月18日．整个系统正常运行。

1卫星星座GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨道面间的夹角为120度，轨道倾角64．8度，轨道的偏心率为o．01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。

卫星离地面高度19100km，绕地运行周期约11小时15分，地迹重复周期8天，轨道同步周期17困。

由于GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所以在高纬度(50度以上)地区的可视性较好。

每颗GLONASS卫星上装有艳原子钟以产生卫星上高稳定时标，并向所有星载设备的处理提供同步信号。

星载计算机将从地面控制站接收到的专用信息进行处理，生成导航电文向用户广播。

导航电文包括：①星历参数；②星钟相对于GLONASS时的偏移值；③时间标记；④GLONA SS历书。

GLONASS卫星向空间发射两种载波信号。

L1频率为1.602—1.616MHz．L2频率为1．246—1．256MHz为民用，L2供军用。

2．地面探制系统地面控制站组包括一个系统控制中心，一个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。

CTS跟踪着GLoNAs5可视卫星，它遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向各卫星发送控制指令和导航信息。

北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，简称BDS）和GPS卫星导航系统（Global Positioning System，简称GPS）都是全球卫星导航系统，用于提供全球范围内的定位、导航和时间服务。

尽管它们的目标相同，但在工作原理、技术特点和应用领域上存在一些区别。

1. 工作原理：北斗卫星导航系统采用双星座配置，由全球组网的北斗二、三号卫星系统和区域组网的北斗一号卫星系统组成。

北斗卫星系统通过卫星与用户接收机之间的无线电信号传输进行定位和导航。

北斗卫星通过发送导航信号，接收机接收到信号后计算卫星与接收机之间的距离，通过多边定位算法计算出用户的位置。

GPS卫星导航系统由美国国防部维护，由全球组网的24颗导航卫星组成。

GPS卫星通过卫星与用户接收机之间的无线电信号传输进行定位和导航。

GPS接收机接收到至少4颗卫星的信号后，通过三角定位算法计算出用户的位置。

2. 技术特点：北斗卫星导航系统具有以下技术特点：- 双星座配置：北斗卫星导航系统采用全球组网和区域组网相结合的双星座配置，可以提供全球范围内的导航服务，并在中国及周边地区提供高精度的定位和导航服务。

- 信号特点：北斗卫星导航系统的导航信号采用多频段、多导频、多模式的设计，可以提供更高的定位精度和抗干扰能力。

- 兼容性：北斗卫星导航系统与GPS、GLONASS（俄罗斯的卫星导航系统）等其他卫星导航系统具有互操作性，可以实现多系统的组合导航。

GPS卫星导航系统具有以下技术特点：- 全球覆盖：GPS卫星导航系统通过全球组网的24颗导航卫星实现全球范围内的定位和导航服务。

- 信号特点：GPS卫星导航系统的导航信号采用L1频段和L2频段，具有较高的定位精度和抗干扰能力。

- 开放性：GPS卫星导航系统的信号和数据是开放的，可以被任何具备接收能力的用户使用。

3. 应用领域：北斗卫星导航系统的应用领域主要集中在中国及周边地区，包括航空航天、陆地交通、海洋渔业、测绘测量、电力通信、农业等领域。

一、GPS/北斗系统及其定位原理ＧＰＳ／全球定位系统（英语：Global Positioning System，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。

它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。

系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。

该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。

最少只需其中3颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。

该系统由美国政府于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。

使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。

GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，Standard Positioning Service）和军规的精确定位服务（PPS，Precise Positioning Service）两类。

由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入选择性误差（即SA政策，Selective Availability）以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。

2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。

因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

GPS系统拥有如下多种优点：使用低频讯号，纵使天候不佳仍能保持相当的讯号穿透性；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

GPS系统的组成一个随着地球自转的GPS卫星星座例子。

在此例子中，可接收到的卫星数量是以北纬45°为基准，而此数量会随着时间而变动。

北斗卫星导航系统定位原理
北斗卫星导航系统是一种基于卫星信号的全球定位系统，通过接收来自卫星的信号来确定接收器的位置。

它的定位原理基于三角测量原理和时间测量原理。

在北斗系统中，至少四颗北斗卫星以不同的轨道分布在地球上空，每颗卫星都会发射信号，包括其自身的位置和时间信息。

接收器接收到来自至少四颗卫星的信号后，会计算每颗卫星信号的传播时间差，并通过三角测量原理来确定接收器的位置。

三角测量原理是利用三个已知位置的卫星信号和接收器的距离来确定接收器的位置，类似于实际生活中使用三角形测量距离的原理。

此外，北斗系统还利用了时间测量原理来提高定位的精度。

北斗系统中的卫星都会同步发射时间信号，接收器通过接收到的卫星时间信号来计算卫星信号传播的时间差，进而确定接收器与卫星之间的距离。

利用多颗卫星的传播时间差，接收器可以计算出自身与各颗卫星的距离，从而实现更为精确的定位。

在实际使用中，北斗系统通过接收器与卫星之间的距离差异，根据卫星的位置和时间信息，通过复杂的算法计算得出接收器的三维位置坐标，包括经度、纬度和高度。

需要注意的是，北斗系统在进行定位时，还会考虑到误差修正和多路径效应等因素，以提高定位的准确性。

因此，北斗卫星导航系统的定位原理是基于卫星信号的三角测量和时间测量来确定接收器的位置。

四大卫星定位系统技术对比学院：物理与电子学院班级：姓名：学号：指导教师：时间：2014年11月12日如果说到汽车定位导航技术，你首先想到是什么？没错，答案就是美国佬的全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）。

自从GPS系统完善之后，人们对卫星定位的依赖也越来越严重，无论是民众需求还是企业需求，或者是更高级的军事与科研需求。

所以其他势力非常需要完全属于自己的卫星定位系统，经过多年的努力，终于诞生了其他三种卫星定位系统：伽利略定位系统（欧盟；2014），GLONASS全球卫星定位系统（俄罗斯；未知），北斗卫星导航系统（中国；2012之后）。

虽然A-GPS也能定位，但是它并不是卫星定位的原理。

四大卫星定位系统参数对比：我们可以在卫星数量上面看出伽利略与北斗卫星系统需要的卫星数量最多，而在轨道高度伽利略定位系统使用的卫星轨道高度最高，所以伽利略系统的覆盖面积是最大的。

在位置精度方面伽利略许诺了民用能够达到1米的误差（不过建成实际使用情况不知能否想承诺的一样）。

由于北斗系统拥有双向通信的功能，在授时精度方面要差一些，为50纳秒。

同时速度精度一样受到授时精度的影响，为0.2米/秒。

轨道高度：轨道高度是指卫星运行的轨道离地面高度，高度越高代表卫星覆盖的地球表面的面积越大，就是覆盖面越广。

授时精度：卫星发送报文时里面会存在两个内容，一是卫星自己所处的轨道坐标，二是卫星里面存储的标准时间。

授时精度就是从卫星传到地面后可能发生的误差，简单的说就是授时精度越高，定位的精度就越高。

定位原理对比：目前这三家都使用了单向、终端自定位的方案目前这三家都使用了单向、终端自定位的方案。

暨卫星发送报文，终端只负责接收，然后由终端自己解码算出自己所处的位置。

这种方式非常方便，无论身在地球何处，只要不是在天空被覆盖的地方，就能够定位，包括海洋，沙漠。

不过缺点是就不能把自己所在的位置分享出去，如果需要分享，必须要通过其他途径，比如WIFI，GPRS等等。

北斗卫星导航系统与GPS全球定位系统的比较作者：陈德旭王成皇来源：《科学与财富》2017年第19期摘要：我国的北斗卫星导航系统和美国的GPS虽然都是卫星定位导航系统，但是它们在各方面都有着较大的差异，本文首先介绍了GPS和北斗卫星导航系统，进而从卫星数量、轨道特性、定位原理、用户容量和定位精度等方面探讨了二者之间的差别。

关键词：北斗卫星导航系统 GPS全球定位系统北斗与GPS的差异一、GPS全球定位系统目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统，由美国国防部于20世纪70年代初开始设计并研制，于1993年全部建成。

1994年，美国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。

而且一旦发生战争，美国可以关闭该系统对某地区的信息服务。

GPS是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。

该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀的分布在6个等间隔的近圆轨道上，每个轨道分布4颗卫星。

卫星轨道高度约为20220Km，轨道倾角为55度，轨道周期为12小时，该卫星星座的分布示意图如图所示。

该卫星星座分布使得在全球的任何地方、任何时间都可以观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。

GPS标准定位服务空间信号的水平位置精度为13米（95%），垂直高度精度22米（95%），时间同步精度为40纳秒（95%）。

二、北斗北斗卫星导航系统是中国正在自主实施发展的和独立运行的区域性有源三维卫星定位与通信系统，该系统已于2004年正式立项并开始建设。

在体制上，北斗与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧盟建设中的Galileo一样，同属于RNSS S（Radio Navigation Satellite System）。

北斗导航系统由三部分组成，分别是地面段、用户段和空间段。

地面段包括如主控站、监测站和注入站等若干地面站，用户段包括如北斗用户端以及兼容其他卫星系统的终端，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。

北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别

一、北斗卫星导航工作原理 北斗卫星导航是由中国自主研发的卫星导航系统，主要用于提供全球定位、导航和时间服务。其工作原理主要包括以下几个方面：

1. 北斗卫星系统组成 北斗卫星系统由空间段、控制段和用户段组成。空间段包括一组卫星在轨运行，形成星座覆盖全球的卫星网络；控制段负责卫星的控制和管理；用户段则是接收卫星信号并进行定位导航的设备。

2. 北斗卫星信号 北斗卫星发送的信号包括导航信号和辅助信号。导航信号用于定位和导航，包括C/A码、P码和L码等；辅助信号用于辅助定位和导航，包括时间信号、广播信号和差分信号等。

3. 北斗卫星定位与导航 北斗卫星定位与导航的基本原理是通过接收多颗卫星发送的信号，通过测量信号传播时间和卫星位置信息，利用三角定位原理计算出接收器的位置。北斗卫星导航系统还提供差分定位、速度测量、时间同步等功能。

二、GPS卫星导航工作原理 GPS（全球定位系统）是由美国发起并建立的卫星导航系统，它利用一组卫星在轨运行，向地面用户提供全球定位、导航和时间服务。其工作原理如下：

1. GPS卫星系统组成 GPS卫星系统由空间段、控制段和用户段组成。空间段包括一组卫星在轨运行，形成星座覆盖全球的卫星网络；控制段负责卫星的控制和管理；用户段则是接收卫星信号并进行定位导航的设备。

2. GPS卫星信号 GPS卫星发送的信号包括导航信号和辅助信号。导航信号主要包括L1频段和L2频段的载波信号和P码信号；辅助信号包括时间信号、广播信号和差分信号等。

3. GPS卫星定位与导航 GPS卫星定位与导航的基本原理与北斗卫星类似，通过接收多颗卫星发送的信号，测量信号传播时间和卫星位置信息，利用三角定位原理计算出接收器的位置。GPS卫星导航系统也提供差分定位、速度测量、时间同步等功能。

三、北斗卫星导航与GPS卫星导航的区别 尽管北斗卫星导航和GPS卫星导航都是卫星导航系统，但它们在以下几个方面存在一些区别：

北斗系统和 GPS系统应用差异性对比分析摘要：本文梳理总结了我国北斗系统的基础构建及开放、自主、兼容、完善这四项建设发展原则，以及快速定位、简要通信、精准授时这三项主要功能；简要介绍了GPS系统组建框架；通过定位原理、系统组成、功能精度这三方面浅析了北斗系统与GPS系统的应用差异。

旨在明确我国北斗系统与美国GPS系统的优缺点，为北斗系统今后长远发展开拓新思路。

驱动北斗系统主体逐步完善成熟，有效优化系统功能性能，为用户群体提供更为稳定、可靠、精准的导航定位等综合服务。

关键词：北斗系统；GPS系统；应用；对比我国北斗系统最后一颗卫星顺利升空，标志着北斗卫星导航系统全球组网正式成功。

现如今，已有137个国家与我国北斗系统进行了合作协议签订。

可以预计，今后我国北斗系统在国际层面中的应用途径将逐步拓展辽阔。

而对于美国研制推出的GPS全球定位系统来讲，在以往较长一段时间中，社会大众开展的地理定位、道路查询等作业任务均需依靠该系统。

但基于我国科技领域坚持自主创新发展，且已取得诸多喜人研究成果的社会发展新形势下，北斗导航系统将凭借自身多样优势特点成为国际领域中广泛应用的前沿性定位系统。

1.北斗卫星导航系统简介“北斗系统”全称为北斗卫星导航系统。

作为我国自主研制的全球性卫星定位系统，是在美国GPS系统、俄国GLONASS系统之后的第三套成熟可用的导航系统[1]。

能够将可靠、精准的导航定位服务随时向用户群体完成提供。

且持有短报文这一实用性功能，定位、授时、导航等综合能力表现优异。

1.1建设原则1.1.1开放原则我国北斗系统的建设完善秉持了基础开放性原则，北斗系统的健全建设、应用功能、主体发展等方面的研制成果将对各国全世界开放共享，可为全球用户群体免费提供高质、高效的导航服务。

1.1.2自主原则北斗系统完全由我国自主研制推出，可以相对独立的态度实现对用户群体合理要求的满足。

1.1.3兼容原则基于全球导航系统国际委员会以及国际电联指导框架，北斗系统可与现有的各类导航卫星完成互操作，达成互相兼容的协调发展目标。

GPS卫星和北斗卫星定位原理GPS的工作原理，简单地说来，是利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理。

首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。

进一步，我们又测得点A至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。

我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定A点只能是在三个圆球相交的两个点上。

根据一些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位置。

当然也可以再测量A点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，收到四颗则加上高程值这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

GPS:全球卫星定位系统(GlobalPositioningSystem,简称GPS)是由美国政府所发展，整个系统约分成下列三个部份:1、太空卫星部份:由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记着(21+3)GPS星座。

24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。

每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。

在两万公里高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。

这样，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。

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，最多可见到11颗。

在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。

这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。

对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做"间隙段"。

北斗卫星导航系统的原理和技术北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统，它利用人造卫星发射和接受信号，通过计算用户坐标、速度、时间等信息，为用户提供位置、导航、时间、速度等服务。

本文将从原理和技术两个方面来介绍北斗卫星导航系统。

一、原理1、引力定位原理在空间中飞行的卫星，会受到地球和其他天体的引力作用，从而形成一个四维空间的曲面。

当我们向卫星发送信号时，卫星所处的曲面就会影响信号的传播速度和时间延迟，通过测量这些影响，我们就可以推算出卫星所处位置，这就是引力定位原理。

2、激光测距原理北斗卫星系统中每颗卫星都配备有高精度激光测距系统，这个系统由激光发射器和接收器组成，用于测量卫星与地球上接收站之间的距离。

当卫星向地面上的接收站发射激光束时，接收站立即返回信号，卫星会记录下发射信号的时间和接收信号的时间，从而确定卫星与接收站之间的距离，这就是激光测距原理。

3、时间同步原理北斗卫星系统中每颗卫星上都搭载有高精度原子钟，通过对所有卫星上的原子钟进行时间同步，就可以确保卫星之间的位置关系和数据传输的准确性。

在用户接收卫星信号时，也需要通过接收到的时间信号对本地钟进行同步，从而实现精确测量。

二、技术1、CDMA技术北斗卫星系统中采用了CDMA技术，即码分多址技术，可以同时向多个用户发送信号，同时也可以同时接收多个用户的信号。

利用CDMA技术，可以大大提高系统的使用效率和抗干扰能力。

2、精密轨道控制技术北斗卫星系统中的每颗卫星都搭载有精密的轨道控制系统，可以对卫星轨道进行高精度控制和调整。

通过精密轨道控制技术，可以确保卫星始终处于正确的轨道上，从而提供准确的服务。

3、差分技术在实际应用中，由于各种因素的影响，卫星信号的精度有限。

为了提高测量精度和减小误差，北斗卫星系统中采用了差分技术，即通过对基准站和用户接收站之间的距离进行实时比对，从而纠正卫星信号中的误差和延迟。

结论：北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统，它基于引力定位原理、激光测距原理和时间同步原理，通过CDMA技术、精密轨道控制技术和差分技术等多种技术手段来提供高精度、高可靠的位置、导航、时间、速度等服务。