◇科技论坛◇ 科技甚向导 ２０１４年２０期
全球四大卫星导航系统概述与比较
王洪利 （连云港市民防局江苏连云港２２２０００）
【摘要】美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧盟伽利略定位系统和中国北斗卫星导航系统为联合国卫星导航委员会认定的全球 卫星导航系统四大核心供应商。本文主要介绍了全球四大卫星导航系统的概况以及与目前应用最广泛的ＧＰＳ系统的比较。 【关键词】卫星导航系统；功能；区别
Ｏ．前言 卫星导航系统是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统．允许 小巧的电子接收器确定它的所在位置（经度、纬度和高度），并且经由卫 星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到１Ｏ米的范围内。卫星导 航系统是重要的空间基础设施．为人类带来了巨大的社会和经济效 益．对民生和国防产生深远的影响 １．全球卫星导航系统概述 （１）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．是美国国防郭研制和维护的中距离圆型轨道 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。全球定位系统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和军规的精确定位服务两类 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人选择性误差 （即ｓＡ政策）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 （２）ＧＬＯＮＡＳＳ系统由苏联在１９７６年组建．现在由俄罗斯政府负 责运营。该系统由卫星、地面测控站和用户设备三部分组成．目前的 系统由２１颗工作星和３颗备份星组成．分布于３个轨道平面上．每 个轨道面有８颗卫星．轨道高度１万９０００公里．运行周期１１小时 １５分。 １９９１年组建成具备覆盖全球的卫星导航系统．从１９８２年１２月 １２日开始，该系统的导航卫星不断得到补充．至１９９５年．该系统卫星 在数目上基本上得到完善，但随着俄罗斯经济不断走低．该系统也因 此因失修等原因陷入崩溃的边缘 但２００１年到２０１０年１０月俄罗斯 政府已经补齐了该系统需要的２４颗卫星 预计到２０１２年ＧＬＯＮＡＳＳ 全球导航系统卫星的数量将增加到３０颗．实现全球定位导航．届时其 卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间．定位精度将达到１米 左右。 （３）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．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。“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。 （４）北斗导航定位系统，是我国２０世纪８Ｏ年代提出的“双星快速 定位系统”的发展计划 方案于１９８３年提出．２０００年１０月３１日和１２ 月２１日两颗试验的导航卫星成功发射．标志我国已建立起第一代独 立自主导航定位系统 ２００３年５月２５日第三颗北斗卫星的发射成 功，一个完整的卫星导航系统完全建成．可确保全天候实时提供卫星 导航定位服务 北斗卫星导航系统突出的特点是：系统的空间卫星数目少、用户 终端设备简单。北斗导航定位系统包括空间部分、地面中心站、用户接 收部分。空间部分：由三颗地球静止轨道卫星（一颗备用）组成。地面中 心站：包括地面应用系统和测控系统．具有位置报告、双向报告通讯及 双向授时功能。用户部分：车辆、船舶、飞机以及各军兵种低动态及静 态导航定位的用户。服务区域：东经７０～１４５度．北纬５～５５度范围（我 国处于东经７２～１３６度）。定位精度：平面＋２０米．高程＋１０米。北斗导航 定位系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通 信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统．能够快速确定 用户所在地的地理位置．向用户及主管部门提供导航信息 ２．各系统与美国ＧＰＳ全球定位系统的比较 ２．１ ＧＬＯＮＡＳＳ与ＧＰＳ有以下几点不同之处 （１）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。基于这个原因．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 （２）坐标系不同。ＧＰＳ使用世界大地坐标系，而ＧＬＯＮＡＳＳ使用前 苏联地心坐标系（ＰＺ一９０） （３）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 ２．２ Ｇａｌｉｌｅｏ与ＧＰＳ的不同之处 （１）两个系统使用的轨道不同。ＧＰＳ系统２４颗卫星均匀分布在６ 个轨道平面上．即每个轨道面上有４颗卫星 卫星轨道面相对于地球 赤道面的轨道倾角为５５。．各轨道平面的升交点的赤经相差６０ｏ．一个 轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星升交角距超前 ３Ｏ。。而伽利略系统３０颗卫星分别在轨道高度２３６１６千米、半长轴 ２９９９４千米、轨道倾角５６度、轨道平面数为３的圆形轨道．运行周期 １４小时４分钟。 （２）３２星的重量和寿命不同。ＧＰＳ卫星是由洛克菲尔国际公司空 间部研制的．卫星重７７４千克．使用寿命为７年 伽利略系统卫星重量 ７００千克．卫星寿命１５—２Ｏ年 卫星寿命的显著增加是伽利略系统卫 星的主要技术创新亮点 ２－３北斗导航系统和ＧＰＳ的主要区别 （１）技术体制不同，ＧＰＳ是一个接收型的定位系统．只转播信号， 用户接收就可以做定位了，不受容量的限制。”北斗一号”是双向的．既 有定位又有通信的系统 （２）用途和特点是不一样的，ＧＰＳ解决了一个在哪里的定位问题． 北斗不仅仅解决了在哪里，还解决你在这里他在哪里的问题．北斗的 用户终端实际上是具有收发功能的，北斗是一个具有（下转第２７３页）
北斗定位系统和定位终端介绍
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3 / 5 北斗导航定位系统和定位终端介绍
一、 北斗导航定位系统的概念
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,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2011年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。
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）、欧盟“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十六颗北斗导航卫星（其中，北斗-1A已经结束任务），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。
北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。
北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。[3]中国以后生产定位服务设备的生产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，会提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将收费，这个功能的实用性还有待观察。
人造卫星北斗七星知识
北斗七星，是我国自主研发建设的一套全球卫星导航系统，也是世界上四大卫星导航系统之一。它由一颗地球同步轨道通信卫星和四颗倾斜地球同步轨道导航卫星组成，能够为全球用户提供高精度、高可靠的定位、导航和时间服务。
北斗七星的地球同步轨道通信卫星主要负责提供广播通信服务，它的轨道高度与地球自转周期相同，因此在地面上观测到的卫星位置基本上保持不变。这种特殊的轨道使得北斗七星的信号可以覆盖到全球范围内的用户，不受地理位置限制。用户只需携带接收设备，就能够随时随地接收到北斗七星的信号，实现定位、导航和通信等功能。
北斗七星的四颗倾斜地球同步轨道导航卫星则负责提供定位和导航服务。它们分别位于东、西、南、北四个方向上，形成了一个类似于北斗七星的形状，因此被称为北斗七星。这四颗导航卫星的轨道倾角较大，能够覆盖到北纬（北斗七星的主要服务区域）以及赤道地区，提供全球范围内的定位和导航服务。
北斗七星的定位和导航原理是通过接收来自多颗导航卫星的信号，利用三角测量和时差测量等技术手段，计算出用户的位置和速度等信息。北斗七星使用的导航信号基于L1、L2频段的卫星导航信号，具有较高的抗干扰能力和精度。用户只需携带北斗七星接收设备，就能够通过接收导航卫星的信号，实现高精度的定位和导航功能。
北斗七星的应用领域非常广泛。在交通运输领域，北斗七星可以为车辆提供精确定位和导航服务，帮助驾驶员选择最佳路线、避免交通拥堵。在航空航天领域，北斗七星可以为飞机、船舶等提供导航服务，确保航行安全。在农业、测绘等领域，北斗七星可以为农民提供精确的农田管理和测绘数据，提高农业生产效率。此外，北斗七星还可以应用于物流、电力、气象、救灾等领域，为相关行业提供精准的定位、导航和时间服务。
总体来说，北斗七星是我国在卫星导航领域取得的重要成果，具有广阔的应用前景和重要的战略意义。随着北斗七星系统的不断完善和发展，相信它将在各个领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
北斗”系统的优劣势分析
摘要：“北斗”系统是我国自行研制的卫星导航定位系统,作为全球四大卫星导航定位系统之一，在我国的军用和民用领域中均发挥着重要作用。北斗系统作为一种新的卫星导航定位系统技术，有着明显的优势，同时也存在这缺陷和不足。本文分析了北斗系统与GPS系统相比具有的优势和不足,以及应用优势和劣势,并在此基础上分析了北斗系统的应用前景。
关键词：北斗系统，导航,定位，特点,应用
1 引言
我国自行研制的北斗卫星导航定位系统（简称北斗系统，Compass），从2004年正式运营以来,系统工作良好，已在测绘、森防、电信、水利、交通运输、勘探、防灾救灾和国防安全领域发挥了重要作用。
北斗系统由空间卫星、地面主控站（控制中心）与标校站和用户终端设备三大部分组成.该系统基于“二球交会”原理进行定位,即以2颗已知坐标的卫星为圆心，各自以测定的本星到用户接收机的距离为半径，形成两个球面,用户接收机必定位于两个球面交线的圆弧上.地面控制中心存储的电子高程地图库提供以地心为球心,以球心至用户机的距离为半径的球面.求解圆弧与球面的焦点，并根据用户在赤道平面北侧的实际情况,即可获得用户的二维坐标［1].
北斗接收机在工作时,首先,由用户机接收来自两颗卫星的询问信号（卫星的询问信号是由控制中心发给两颗卫星的，再由卫星转发器播发给用户机），用户响应其中一颗卫星的询问信号,通过用户机同时向两颗卫星发送响应信号，再经卫星转发；然后，用户机利用系统的通信功能，将自己的二维位置通过卫星发送给控制中心,控制中心根据用户的二维回到地面控制中心，控制中心接受并解调用户发送来的响应信号，根据用户的申请服务内容进行相应处理。
2 北斗系统的系统特点
北斗系统作为我国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统,是为了打破欧美对卫星导航市场的垄断,也是应国防安全的需要而建立的。它的建立有着自己独特的经济、政治和文化背景，拥有自已鲜明的系统特征.与国外的卫星导航定位系统（如GPS、GLONASS及Galileo）性比，具有以下特点［2-4］：
