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现有的卫星导航定位系统简介
来源: 作者: 发布时间:2007-05-20  
目前,全世界存在四大卫星系统,其系统介始如下
一.美国全球定位系统 ---- GPS
1967年着手研制新一代卫星导航系统;
197312月正式批准研制GPS
1973~1978年方案论证、总体设计;
1978~1988年工程研制,发射试验卫星,共发射11颗;
1989~1993年进行实用组网;
19954月宣布具有全运行能力(FOC)。
主要特点:GPS具有全球覆盖、全天候、高精度、实时导航定位等优点。
主要功能:接收和储存导航信息、星载微处理器,进行数据处理星载高精度原子钟,产生基准信号和时间标准、向用户连续不断地发送导航定位信号(L1L2C/A码,P码,D码)、接受并执行主控站的调度命令
用户接收机、接收GPS卫星信号、测距并进行定位。
GPS 卫星的信号组成
GPS 卫星向用户连续不断地发送以下四种信号
双拼载波相位L11575.42MHz(波长:19.05cm                  
   L21227.60MHz(波长:24.45cm
伪噪声码C/A码:1.023Mb/s1ms
伪噪声码P码:10.23Mb/s266d9h45m55.5s
导航电文D码:50bit/s,一主帧30s,包含:卫星轨道参数、卫星时钟改正电离层延迟改正等
GPS 卫星信号的新发展
1)增加新的民用载波频率:L5=115f0=1176.45MHz
2)民用码增加两个新的调制:即在原有载波L2上调制C/A码,并在新频率L5上调制C/A
3)增加新的军用调制码 --- M
  调制载波后,M码的频谱分布将与原C/A码和P(Y)
 只有极少部分重叠,从而实现军民信号频谱间隔。
 M码将具有更高的信号功率(-138dBW),提高抗干扰能力
4)功率提高100倍以上,信号强度至少增加20dB;
5)水平定位精度提高到 20 ~ 50 cm,垂直定位精度提高到1M
6)星座最少将27 颗运行在3个轨道面的卫星组成,而不是现在的 6 个轨道面;
7) 整个星座的可靠性和抗干扰能力将进一步增强。
二.俄罗斯全球导航定位卫星系统 GLONASS
198210月开始发射卫星,1996年建成投入使用。
GLONASS卫星定位系统拥有工作卫星21颗,分布在 3个轨道平面上,同时有 3 颗备份星。每颗卫星都在1.91万公里高的轨道上运行,周期为11小时15分。因受俄罗斯经济的影响,GLONASS卫星星座一直处于降效运行状态,目前在轨的卫星有16颗,但只有11颗卫星能够正常工作。GLONASS的精度要比GPS系统的精度低。为此,俄罗斯正在着手对 GLONASS 进行现代化改造。
三.欧洲的全球定位系统 --- Galileo
GNSS系统是由欧洲安全航行局、欧盟和欧空局三个机构联合研制的,主要任务是开发欧洲自主的全球导航卫星系统。欧洲GNSS分两期来实施。第一期工程(GNSS-1) GPS + GLONASS 的星基增强系统。这项工程计划在2008年实现全运作能力。第二期工程GNSS-2,又称“伽利略”计划。
其总体目标为:
1)提供全球覆盖的定位和时间服务;
2)提供与位置有关的通信服务;
3)面向全方位民用市场的开放性服务;
4)保证国家安全、社会安全提供有关应用;
5)与GPS GLONASS 相容。
1999年,欧洲提出“伽利略计划”,准备构建“伽利略”卫星导航定位系统。20033月“伽利略”导航定位系统计划正式启动。该系统由两个地面控制中心和 30 颗轨道高度为23616公里的卫星组成,其中3 颗为备用卫星。按照计划,该系统将于2008年投入商业运行。
   
伽利略”系统可与目前的GPS GLONASS 兼容,但更安全、更准确、更商业化。到时可能有更多的客户转向“伽利略”系统。
四.中国的“北斗”定位系统
    “北斗”系统是一个由我国自主建设的全球卫星定位通信系统,它填补了我国没有自主导航系统的空白,目前,世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。中国自行研制生产的北斗一号卫星导航定位系统,不仅具备了上述能力,而且在定位性能上还有所创新。北斗一号采用双星有源定位体制,由两颗工作卫星和一颗备份卫星组成,可以全天候、全天时提供区域卫星导航信息。这将极大提高中国国防建设的实力。、
系统工作原理
北斗导航定位系统由 2 颗经度上相距60度的静止卫星对用户双向测距,由1个配有电子高程图的地面中心站定位,几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机组成。它的定位原理是:以两颗卫星的已知坐标为圆心,各以测定的本星至用户机距离为半径,形成两个球面,用户机必然位于这两个球面交线的圆弧上。电子高程地图提供的是1个以地心为球心,以球心至地球表面各个目标高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置的经纬度。
     北斗导航定位系统工作时,中心站的天线1定时经卫星1向用户询问是否需要定位服务。用户机平时只处于光收听不发信息的状态。一旦需要定位服务,用户机的应答信号将分别经过卫星1、卫星2传回地面中心站。中心站根据所测得的信号往返时间,可计算出中心站分别到两颗卫星再到用户机的距离。由于卫星的位置是已知的,所以可利用这两个距离测量数据进一步推算用户的位置。最后,中心站就可将该定位信号经卫星1传给用户机1。北斗导航定位系统也可确定用户的运动速度。
     由于北斗系统需要中心站提供数字高程图数据和用户机发送信号,从而使系统用户容量、导航定位维数、隐蔽信号等方面都受到限制,在体制上也不能与 GPSGLONASS 兼容。因此,我国还需要在此基础上发展第二代卫星导航系统,以满足经济发展的长远需求。
我们自行研制的“三合一”产品已经问世,即能同时接收GPSGLONASS、北斗信号并进行定位的接收机。这将大大降低对单一GPS系统的依赖性,对我国的国防现代化建设起到重要的推动作

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