各国卫星导航系统比较(北斗、伽利略、GLONASS、GPS).doc

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、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统 （GNSS-1）第二阶段是建立一个完全独立于 GPS系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统 （GNSS-2由于GNSS-1主要是利用 GPS等已经建成的系统，因此其主要工作是在欧洲建立 30座地面站和 4个主控制中心，系统将 在 2002 年部署完毕， 2004 年完成运营试验 欧洲的长远目标是拥有自己的独立的全球导航 卫星系统，即 GNSS-2,也就是现在的“伽利略”系统伽利略” 计划由欧洲委员会和欧空局共同负责 欧洲委员会负责政治领域和高层次的 任务需求， 其中包括对系统总体结构、 经济收益和用户需求的研究 欧空局负责空间分系统 及相关地面系统的确定、发展和在轨鉴定伽利略”系统的批准实施，使得欧洲继“空中客车”和“阿里安”火箭之后，又将拥有自己独立的导航卫星系统， 这是欧洲力图独立于美国的又一个重大决定， 具有重大政治意 义。

欧盟称，“伽利略”计划是在“技术、经济和政治上的挑战” 小心翼翼地将“政治”放 在最后，自然是要减少“伽利略”的政治色彩欧盟还表示， “伽利略”系统是纯民用的，不用于军事，也不干涉美国的 GPS甚至是GPS的有效补充，也是为了避免美国的反感但 是“伽利略”计划既已启动，其政治意义也就不言自明 在“伽利略”系统的筹建过程中，曾一再受到美国的阻挠，欧洲内部的意见也一度产生严重 分歧，系统计划几乎流产但欧盟委员会及欧洲航天局非常明确地向成员国指出，早在 20世纪 60 年代，美国就曾阻止欧洲拥有自己的航天发射能力，许诺免费为欧洲发射卫星，但 欧洲顶住了诱惑和干扰， 开发了自己的“阿里安” 火箭， 使欧洲今天不但拥有了完全独立的 卫星发射系统， 而且在国际航天发射市场上占有了绝对的优势 欧盟委员会指出， 现在的情欧洲防务在 20 到 30况与当初何其相似， 所不同是如果没有自己独立的卫星导航定位系统， 年以后将完全失去自主，欧洲也将最终沦为美国的附庸在“伽利略”系统问题上， 欧洲内部从意见分歧到最后统一， 这足以表明尽管欧洲国家 各有各的考虑， 但面对美国昭然若揭的霸权野心， 其他矛盾都可以暂退其后。

欧洲人已经达 成共识： 对欧洲的安全性起关键作用的导航系统如果不受欧洲控制， 欧洲的主权和安全就有 严重问题因为世界上没有永远的敌人，也没有永远的盟友，盟友有时会变成敌人伽利略”计划很可能会成为欧洲人安全合作的起点，在军事应用上发挥类似 GPS 的 功能伽利略”系统的安全保障功能绝不仅仅是一个推销军用接收机的问题，而是欧洲各 国需要拥有一个既能用于欧洲防务体系， 又能为欧洲各国军方使用的全球导航卫星系统 欧 盟“伽利略”计划军事应用的具体设想是：在发生冲突和战争期间，迅速将 L1 和 L2 频率的 两级服务转为军用业务，而第 3级L3频率仍保留给民航等特殊用户欧盟将采用不同类型的接收机控制导航信号及其应用格洛纳斯卫星导航系统简介数量： 24 颗卫星组成；精度： 10 米左右；用途：军民两用；进展：目前已有 17 颗卫星在轨运行，计划 2008 年全部部署到位2003年9月24日，是俄联邦政府总统正式宣布俄罗斯 GLONASS系统开始服役的十周年纪念日事实上，GLONASS在1993年只是具备了初始作战能力直到 1995年末1996年初GLONASS才真正实现了完整星座的部署 GLONASS的第一颗卫星是1982年发射入轨的，同年还发射了两颗同轨道 （19100千米）的Etalon geodetic卫星，对规划的高度和倾角的地球引 力场特性进行全面表征。

原计划 1991 年建成完整的工作系统GLONASS勺工作卫星有21颗，分布在3个轨道平面上，同时有三颗备份星这三个轨 道平面两两相隔 120度，同平面内的卫星之间相隔 45度每颗卫星都在 19100千米高、64.8 度倾角的轨道上运行每颗卫星需要 11 小时 15分钟完成一个轨道周期地面控制部分全部都位于前苏联领土境内， 地面控制中心和时间标准位于莫斯科， 遥测 和跟踪站位于圣彼得堡、 Ternopol、Eniseisk和共青城1960年晚些时候，俄罗斯军方确认需要一个卫星无线电导航系统 （SRNS）用于规划中的新一代弹道导弹的精确导引当时已有的 Tsiklon 卫星导航系统接收站需要好几分钟的观测 才能确定一个位置，因此不能达到导航定位的目的 1968-1969年，国防部、科学院和海军的一些研究所联合起来要为海、陆、空、天武装力量建立一个单一的解决方案 1970 年这个系统的需求文件编制完成进一步研究之后，在 1976 年，前苏联颁布法令建立GLONASS（Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya SistemaGLONASS卫星星座基本上一直处于降效运行状态，只有 8颗卫星是全功能工作的。

90年代曾经制定过一个 GLONASS星座渐进增强计划，企图在 2001年开始有12颗全功能工作 的卫星，但根据最新情报，目前仍然只有 8颗全功能工作的卫星俄罗斯目前正在着手 GLONASS系统现代化的工作俄罗斯太空部队打算开始进行新一 代GLONASS-M计划的飞行试验，发射将在 2004年左右进行新型 GLONASS-M卫星除了将有更长的设计寿命 (从现行的 3 年提高到 7-8年)以外，还将具有更好的讯号特性俄罗斯还 计划要在将来转变到低质量 (MASS第三代GLONASS-K卫星，确保卫星工作寿命在 10年以上GPS卫星导航系统简介全球定位系统(GPS是本世纪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 系统其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于 情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成经过 20余年的研究实验，耗资 300亿美元，到 1994年 3月，全球覆盖率高达 98%的 24颗 GPS 卫星星座己布设完成 全球定位系统由三部分构成： (1)地面控制部分， 由主控站 (负责管理、协调整个地面控制系统的工作 )、地面天线 (在主控站的控制下，向卫星注入寻电文 )、监测站 (数据自动收集中心 )和通讯辅助系统 (数据传输 )组成；(2)空间部分， 由 24颗卫星组成， 分布在6个道平面上；(3)用户装置部分，主要由 GPS接收机和卫星天线组成。

全球定位系统的主要特点： (1)全天候； (2)全球覆盖； (3)三维定速定时高精度； (4)快速省时 高效率： (5)应用广泛多功能 全球定位系统的主要用途： (1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、 大气物理观测、 地球物理资源勘探、 工程测量、 变形监测、 地壳运动监测、 市政规划控制等； (2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等； (3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器 防护探测等GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型; 根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定 位和定时的多功能系统 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际 性高新技术产业GPS原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行， 使得 在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到 4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在 GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用 3 颗卫星，就可以组成 3个方程式，解出观测点的位置 (X,Y,Z) 考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有 4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第 4 颗卫星，形成 4 个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程事实上， 接收机往往可以锁住 4颗以上的卫星， 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，从而提高精度由于卫星运行轨道、 卫星时钟存在误差， 大气对流层、电离层对信号的影响， 以及人为 的SA保护政策，使得民用 GPS的定位精度只有100米为提高定位精度，普遍采用差分 GPS(DGPS技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测 值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布接收机收到该修正数后，与自身的观测值进 行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置实验表明，利用差分 GPS,定位精度可提高到 5 米GPS前景由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新 的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布 2000 年至 2006 期间，在保证美 国国家安全不受威胁的前提下，取消 SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由 100米提高到20米，这将进一步推动 GPS技术的应用,提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激 GPS市场的增长据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年。