北斗卫星导航系统简介
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经济效益。中国作为
发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥
有自主知识产权的卫星导航定位系统。
2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统(第一代系统)。这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域
差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸
多领域逐步发挥重要作用。
中国正在建设的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，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。开放服务是在服务
区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0.2
米／秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好
性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对
卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。
伽利略卫星导航系统简介
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度的轨道平面内；
精度：最高精度小于1米；
用途：主要为民用； 1999年2月10日，欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”
计划，该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球
定位卫星系统。欧盟之所以进行“伽利略”计划，主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖，
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，赢得建
立欧洲共同安全防务体系的条件。
其实，欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”， GNSS分为
两个阶段，第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增
◇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）
GPS系统时间及其与其他时间的关系
陈洪卿;王振伟
【摘 要】It is revealed that there are quite a few different definitions and
explanations for GPS system time among various time-service
specifications in China. The clearer and more comprehensive interpretation
on the GPS system time is given, which may be useful to standardization
and application of the combined PNT(positioning, navigation, time-service)
for BeiDou and GPS.%指出不同授时规范对“GPS系统时间”定义、解释的差异，给出比较清楚和综合的“GPS系统时间”理解，这会有益于北斗系统和GPS系统组合PNT（定位、导航、授时）应用标准化。
【期刊名称】《时间频率学报》
【年(卷),期】2012(035)004
【总页数】5页(P201-204,234)
【关键词】GPS系统时间;系统时间;周内时间;星期（周）数;协调世界时
【作 者】陈洪卿;王振伟
【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安710600;清华大学电子工程系,北京100039
【正文语种】中 文
【中图分类】P127.1 在认识、了解、应用以GPS为代表的GNSS导航卫星系统定位、导航、授时（PNT）过程中，一个绕不过去的术语是“GPS系统时间”，简称为“GPS时”（GPS system time，GPST），有些场合又称之为“GPS时间系统”。与口语俗称GPS接收机输出的“1PPS、TOD时间信号/信息”为“GPS时间”不同，在GB/T 19391—2003《全球定位系统（GPS）术语及定义》中，规定“GPS时间（GPS time），俗称GPS系统时间，根据地面监控站和卫星上的原子钟的时间加权而得到的，作为GPS信号的时间基准（第5.17款）[1]”。
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GLONASS与GPS在时间上的统一
作者：姬云鹏 吴玉斌 宗明杰
来源：《数字技术与应用》2011年第08期
摘要：介绍了两大全球定位系统GLONASS和GPS组合导航时如何在时间上的统一
关键词：GLONASS GPS 时间统一
中图分类号: P228 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)08-0222-01
1、时间系统
卫星定位是指通过接收和处理导航卫星发射的信号，来确定用户接收机（或测站）至卫星间的距离（或距离差），进而确定位置。因此，准确地测定测站至卫星间的距离，就必须精密地测定信号的传播时间。如果要求上述距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应不超过3×10-11秒。由于卫星到接收机之间的信号是单向传播，要获得高精度的时间信息，时间基准的精确定义以及卫星与地面接收机的时间同步是至关重要的。与卫星定位有关的时间系统可分为世界时和原子时两大类，GLONASS与GPS时间系统均属于原子时系统，本文主要对与GPS和GLONASS相关的原子时及其之间的转换关系进行分析与讨论。
2、原子时系统
原子时（Atomic Time，简称AT）秒长的定义是：位于海平面上的铯-133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9192631770周所持续的时间，为一原子时秒，该原子秒被作为国际制秒(SI)的时间单位，这是一种均匀的时间计量系统。
2.1 国际原子时与协调世界时
卫星测量学通常采用原子时（AT）作为高精度时间基准。许多国家都建立了自己的原子时系统，但不同的地方原子时之间存在着必然的差异，为此，为了创建一个统一的原子时系统，国际上大约200座原子钟，产生的原子时，进行加权平均，进而形成了统一的原子时系统，称为国际原子时（TAI）。1972年，国际原子时成为了建立协调世界时（UTC）的国际标准，协调世界时实际上是世界时和国际原子时之间的一种折中方案，协调时的秒长严格等于SI，采用闰秒（或称跳秒）的办法，使协调时与世界时的时刻相接近。每当协调时与世界时的时刻差超过0.9秒时，便在协调时中引入闰秒正或负，闰秒一般在6月30日或12月3l日的协调世界时的24时加入。
