四大卫星定位系统

2024年1月8日发(作者：论持久战读后感)

全球四大卫星定位系统

导航卫星系统：

GPS

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

美国的GPS系统，由24颗(3颗为备用卫星）在轨卫星组成.

北斗

1。空间部分

2.地面中心控制系统

3.用户终端

“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。

64。8度

L1，L2，S，P

GLONASS

1.空间部分

2。地面支持系统

3.用户设备

21颗卫星，3颗备用卫星

GALILEO

卫星星座： 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。

56度 轨道倾角：

系统信号：

55度

L1,L2，P

56度

定位精度：

定位原理:

2。93m（民用） 10m（民用)

0。293m（军用）

测边交会定位 测边交会定位

E(1590MHz)、EE5a～E5b，E6，（1561MHz）、E2—L1—E1

E6（1269MHz）E5（1207MHz)

10m

优于10m

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.

二、俄罗斯GLONASS卫星导航系统：

1、简介：

GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成，

所以GLONASS星座共由30颗卫星组成。27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上,这三个轨道平面两两相隔120度,每个轨1

道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度， 轨道高度2.36万公里，运行周期11小时15分,轨道倾角64。8度。

格洛纳斯卫星发射

2、特点：

⑴抗干扰能力强。

⑵GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。

⑶GLONASS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).

3、GLONASS与GPS不同之处:

一是卫星发射频率不同。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.由于卫星发射的载波频率不同,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。

二是坐标系不同。GPS使用世界大地坐标系(WGS-84）,而GLONASS使用前苏联地心坐标系(PE-90）。

三是时间标准不同。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。

格洛纳斯 — 将与GPS相当据全球按全网2007年5月24日报道，俄罗斯联邦航天局副主任尤里·诺森科（Yury Nonko）23日称，Glonass全球定位系统将在2011年达到美国全球定位系统 (GPS） 的精度水平。这是他在在莫斯科举办的一次Glonass顶级设计专家新闻发布会议上宣布的，2011年之前将Glonass系统民用精度提高至一米。 会上,负责建造Glonass卫星的公司总裁称，2007年底之前，将发射六颗Glonass-M卫星入轨。另有六颗将在2008年加入系统，首批两颗改进型Glonass-K卫星将于2009年发射.

4、主要问题：

1.目前GLONASS工作不稳定，卫星工作寿命短,在轨卫星只12颗；

S用户设备发展缓慢,生产厂家少，设备体积大而笨重；

2

3.由于GLONASS采用的是FDMA，所以用户接收机中频率综合器复杂；

4。对GPS/GLONASS兼容接收机，需解决两系统的时间和坐标系统问题。

三、中国的北斗卫星导航系统：

1、简介：

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.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)、欧洲“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七颗北斗导航卫星,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。

2、特点：

⑴和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比，增加了通讯功能。

⑵全天候快速定位，与GPS精度相当。

⑶属于有源定位系统,系统容量有限,定位终端比较复杂。

⑷属于区域定位系统，目前只能为中国以及周边地区提供定位服务。

北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°均匀分布。

至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时，已为正式系统发射了16颗卫星，其中14颗组网并提供服务，分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上)，4颗中地球轨道卫星（均在倾角55°的轨道面上）.

序号

1

发射地点

西昌卫星 发射日期

2007年04月14日

2009年04月15日

火箭

长征三号甲

长征三号丙

运行轨道

使用状况

北斗-M1

中地球轨道，高度2155试验星9×21518公里,倾角56.8° 未使用

有误差的地球静止轨道，高度36027×35539公里，倾角2.2°

地球静止轨道140.0°E,高度35807×35782公里，倾角1。6°

地球静止轨道110。6°E,高度35809×35777公里，倾角1。3°

倾斜地球同步轨道，高度35916×35669公里，使用中

使用中

使用中

失控未使用

2

北斗—G2 西昌

3

北斗—G1

2010年01月17日

西昌

长征三号丙

4

北斗-G3

2010年06月02日

2010年08月01日

西昌

长征三号丙

长征三号甲

3

5

北斗—IGSO1

西昌

序号

卫星 发射日期

发射地点

火箭 运行轨道

倾角54。6°

使用状况

6

北斗-G4

2010年11月01日

西昌

长征三号丙

地球静止轨道160.0°E，高度35815×35772公里，倾角0.6°

倾斜地球同步轨道，高度35883×35691公里,

倾角54。8°

倾斜地球同步轨道，高度35911×35690公里，

倾角55.9°

倾斜地球同步轨道，高度35879×35709公里,

倾角54。9°

倾斜地球同步轨道,高度35880×35710公里,

倾角54。9°

地球静止轨道58.7°E，高度35801×35786公里，倾角1.4°

中地球轨道，高度21607×21463公里，倾角55。使用中

3°

中地球轨道，高度21617×21453公里，倾角55。使用中

2°

中地球轨道 ，高度21597×21473公里，倾角55。0°

中地球轨道，高度21576×21494公里，倾角55。使用中

1°

地球静止轨道80.2°E，高度35803×35783公里,使用中

倾角1。7°

使用中

使用中

使用中

使用中

使用中

使用中

使用中

7

北斗-IGSO2

2010年12月18日

西昌

长征三号甲

8

北斗-IGSO3

2011年04月10日

西昌

长征三号甲

9

北斗-IGSO4

2011年07月27日

西昌

长征三号甲

10

北斗-IGSO5

2011年12月02日

西昌

长征三号甲

11

北斗-G5

2012年02月25日

西昌

长征三号丙

12

北斗-M3

2012年04月30日

西昌

长征三号乙

13

北斗—M4

2012年04月30日

西昌

长征三号乙

14

北斗-M5

2012年09月19日

西昌

长征三号乙

15

北斗—M6

2012年09月19日

西昌

长征三号乙

16

北斗—G6

2012年10月25日

西昌

长征三号丙

4

3、信号传输

北斗卫星导航系统使用码分多址技术,与全球定位系统和伽利略定位系统一致，而不同于格洛纳斯系统的频分多址技术。两者相比，码分多址有更高的频谱利用率，在由L波段的频谱资源非常有限的情况下,选择码分多址是更妥当的方式。此外，码分多址的抗干扰性能，以及与其他卫星导航系统的兼容性能更佳。

北斗卫星导航系统的官方宣布，在L波段和S波段发送导航信号，在L波段的B1、B2、B3频点上发送服务信号，包括开放的信号和需要授权的信号。

B1频点：1559.052MHz－1591.788MHz

B2频点：1166。220MHz－1217.370MHz

B3频点：1250。618MHz－1286.423MHz

国际电信联盟分配了E1（1590MHz）、E2（1561MHz）、E6（1269MHz）和E5B(1207MHz）四个波段给北斗卫星导航系统，这与伽利略定位系统使用或计划使用的波段存在重合.然而，根据国际电信联盟的频段先占先得政策，若北斗系统先行使用，即拥有使用相应频段的优先权。2007年，中国发射了北斗—M1，之后在相应波段上被检测到信号：1561。098MHz±2。046MHz， 1589.742MHz， 1207。14MHz±12MHz， 1268。52MHz±12MHz,以上波段与伽利略定位系统计划使用的波段重合,与全球卫星定位系统的L波段也有小部分重合。

北斗-M1是一个实验性的卫星,用于发射信号的测试和验证,并能以先占的原则确定对相应频率的使用权。北斗—M1卫星在E2、E5B、E6频段进行信号传输，传输的信号分成2类，分别被称作“I”和“Q”。“I”的信号具有较短的编码，可能会被用来作开放服务（民用）， 而“Q”部分的编码更长,且有更强的抗干扰性，可能会被用作需要授权的服务（军用）。

在北斗-M1发射后，法国、美国等工程师即展开了对信号的研究，研究者包括在中国引起热议的高杏欣，她和团队分析出了北斗—M1卫星的民用码信道编码方式并予以公开，但其研究内容与军用码的安全问题无关，事实上全球卫星定位系统和伽利略定位系统的民用码也早已被破解。

四、欧洲“伽利略”卫星导航系统:

1、简介:

伽利略全球卫星导航系统是由欧盟开发全球卫星定位系统.该系统将由30颗中高度圆轨道卫星和2个地面控制中心组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补.卫星高度为23616公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内.计划为欧洲公路、铁路、空中和海洋运输及欧洲共同防务,甚至是徒步旅行者提供能精确到1米的有保障的定位导航服务.

伽利略计划在轨验证阶段一共需要18个感应站、5个传输站及2个遥感、跟踪和指令站.此外，欧航局还将在意大利的富奇诺和德国的上普法芬霍芬建立2个控制中心。届时,感应站会将收集到的数据源源不断地传回控制中心,控制中心随后通过传输站向卫星发出导航指令。

2、特点：

⑴定位精度更高、更可靠。

⑵可靠性和稳定性更高.

⑶防干扰性更强，技术更先进。

⑷能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互兼容。

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