全球导航系统

2024-10-11

全球导航系统（共11篇）

全球导航系统篇1

卫星导航系统，即“全球卫星导航系统”，主要用于定位测量等。全球现在比较先进的系统有美国的全球定位系统GPS，俄罗斯的格洛纳斯系统GLONASS，欧洲的伽利略系统Galileo以及中国的“北斗”系统，它们都被联合国确认为全球卫星导航系统四大核心供应商。这些系统既有共同之处，也各具特色。

1 美国全球定位系统GPS

GPS拥有24颗导航卫星，使用码分多址的技术在两个频率广播测距码和导航数据。GPS的定位速度非常快而且精确度很高，还可以提供连续的速度和位置变化信息，这使它在导航系统中占据了相当重要的地位。

布局：21颗卫星（另外3颗备用）分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。定位精准度很高甚至达到毫米级，但对民用开放的精度只有10米。

GPS测量不需要测量站之间可视，这就使得测量工作的地址有更多的选择性，产生的费用也随之降低。随着现代科技的发展，自动控制技术的进步，某些观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。有的工作需要长时间连续工作，使用人工操作难度是相当大的，而使用GPS则可采用数据通讯方式，将收集到的信息直接传送到处理中心完全实现自动化。

WGS84坐标系统是为GPS的使用而建立的，现已成为使用最广范的基准标准系统，因而使用GPS测量得到的结果是相关联的。

2 俄罗斯“格洛纳斯”系统GLONASS

俄罗斯的GLONASS，作为导航系统其基本构成和功能都与GPS相似，可用于定位测速等。该系统共有24颗卫星投入使用，与GPS不同的是其卫星识别采用频分多址，每一颗卫星都占用一个单独的频率。GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。所有卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。

布局：已有21颗卫星（另外3颗备用），分布于3个轨道平面，导航精度在5至6米左右，而为民用使用的精度同样也只达到10米。它的定位精度比GPS略低，采用三星定位方式。

与GPS、Galileo以及北斗相比，GLONASS的定位精度稍微低一些，但由于GLONASS采用的是频分多址，各个卫星的载波频率都不一样，故它能够很好的避免整个系统同时被干扰，即抗干扰能力最好。也因为它与其它三个系统的卫星识别方式不同，其接收机不可能通用，所以在今后它将面临巨大的成本压力。

3 欧洲“伽利略”系统Galileo

欧洲为了满足本地区导航定位的需求，同时又不愿过于依赖美国的GPS系统，于是开始自行研发，Galileo系统应运而生，欧盟建立了自主的民用全球卫星定位系统。

布局：计划30颗卫星（其中3颗备用），分布于3个倾斜角为56度的轨道，轨道位置离地面高度约为24000千米，定位误差不超过1米。目前，Galileo的建设还未完成，投入实际使用的卫星只有26颗，剩余卫星将于近期发射入轨。Galileo对外开放的定位精度为10米左右，然而对于一些特殊的商用服务其精度可达到10厘米。

相比GPS,Galileo的每颗卫星都安装有特殊的收发器，即当用户发生危险时可发送求救信号，此信号被Galileo的卫星接收后会直接转发到救援中心，以便救援中心调配工作。

Galileo卫星导航定位系统的设计功能强大，它的建成将明显改善全球卫星导航定位领域的服务质量。可以看出Galileo卫星导航定位系统是非常具有潜力的，对未来的科技经济灯方面有着至关重要意义。

4 中国“北斗”系统

2012年已投入使用的北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，目前服务范围已覆盖亚太地区。北斗卫星导航系统的空间端为35颗卫星，主控站、注入站和监测站构成了系统的地面端，用户端由北斗用户终端以及与GPS、GLONASS、Galileo等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

布局：总共有35颗卫星，其中包含30颗非静止轨道卫星和5颗静止轨道卫星，目前已有16颗卫星处于运营状态，定位精度10米。采用双星定位，能实时为用户确定其所在经纬度和海拔高度。

其实北斗卫星导航系统距离我们普通人并不遥远，现在的手机以及车载导航系统只要装有北斗的接收芯片，都可以使用北斗系统的定位和导航功能快速查找和选择所需的路线。北斗在气象方面的应用，对我国的天气预报准确度和气象数据的分析有极大的帮助，提升我国天气预警业以及防灾减灾的能力。

北斗卫星导航系统可以对飞机的位置进行实时定位，将它与其它的导航设备配合使用，信息将更加精确，这便使得航空运输更加安全可靠。到2020年，35颗卫星将全部投入使用，北斗系统的建设全面完成，那时它将成为与国外先进卫星导航系统技术服务不相上下的全球卫星导航系统，授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。此外还具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力，并且满足各种载体需要。此时系统服务范围将由我国及亚太地区变为面向全球，定位也更加精确。与此同时，系统安全性能也必然更有保障，对于短报文的通信性能方面也会得到进一步改善。

5 结语

就目前的系统而言，北斗和GPS处于领先位置，GLONASS略逊一筹，Galileo处于建设阶段还不能实际运用。北斗在精确度和完好性方面略有优势，而GPS在连续性和可用性方面更出色，GLONASS的抗干扰能力却是其中最强的，几种卫星导航系统各有所长，随着科技的不断进步，系统将会更加成熟完善。

摘要：卫星导航系统,即“全球卫星导航系统”。其主要采用了最新的GPS导航技术。卫星导航系统现在已被广泛使用,特别是在民用航空领域,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。本文对世界范围内处于领先的四大卫星导航系统进行了分析比较,探讨了各个系统的未来发展趋势。

关键词：卫星导航,性能分析,发展趋势

全球导航系统篇2

在之前的时间里，我国的北斗人在这里先后发射了54颗北斗卫星。这组网内的最后一颗卫星成功升空并步入轨道，标志着北斗系统全球组网的全面完成，意义极其重大。今后，北斗系统将广泛应用于手机导航服务、智慧城市建设、现代农业发展、灾害预警预报、实施抢险救灾等方面，为人民的生产生活各领域提供优质服务，是保障民生和安全的“千里眼”。

北斗是我们当之无愧的“国之重器”。北斗是中国北斗卫星导航系统的简称。北斗系统今天的高光时刻背后，是几代北斗人的不懈努力。我们用20多年时间，走完了国外在卫星导航系统方面40年的发展道路，创造了世界卫星导航发展史上的奇迹。回顾20多年的历程，我们一路艰辛。自上世纪80年代起，我国就开始着手探索发展卫星导航系统，经过一代代科学家的不懈努力，我国于底建成了北斗一号系统，向本国提供服务;于底建成了北斗二号系统，向亚太地区提供服务;今年全面建成了北斗三号系统，将向全球提供服务。这是我国自主建设、自行研制、独立运行的三代全球卫星导航系统，是当之无愧的国之重器，是我们中华民族的骄傲。

北斗将让我们真切感受“科技改变生活”。北斗导航系统是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高的巨型复杂航天系统，是与百姓生活关联度最紧密的公共服务系统。系统建成后，可以极大地方便我们的生产生活。它可以提供静态厘米级、动态分米级的高精度定位、0.2米/秒的测速服务，精准定位服务可达到10米级精度。它可以为国家提供准确的海洋监测数据，为海上作业提供精准的天气服务。它将使我们手中的手机应用更加广泛，变得更智能。它将为无人驾驶的农业机械提供导航服务，极大地提高效率解放人力，促进农业现代化进程。它将为森林防火、林业资源保护、应急救援提供精确的数据信息。它将使我们的车辆定位、导航、无人驾驶等更加精准，智慧交通将更加安全。它将使国际合作更加广泛，在能够为全球提供优质服务中，让我们在国际上的“朋友圈”持续扩大。

北斗已成为我国综合国力的“太空标签”。北斗卫星的成功发射，不仅是“中国速度”，更是一种“中国精度”，是国家的太空基础设施。目前，虽然外国的GPS系统综合性能暂时领先全球，但我们的北斗系统正在逐步赶超之中，并且在测速与授时精度方面，北斗三号已与GPS全球授时精度持平;在增强系统加持下精度可达1米，已远远优于GPS全球定位的精度水平。北斗系统的全面建成，必将为我国卫星导航产业新一轮发展提供强大推力，这意味着我国卫星导航服务的规模化、产业化、国际化水平正进一步提升。我们坚信在不久的将来，北斗系统必将实现超越，领先全球。

全球卫星导航，谁家更出彩篇3

只受人类想象力限制的应用

卫星导航系统是解决时间和位置的问题，即在哪里、什么时候。卫星导航是目前人类导航发展史上，实现空间和时间信息有机统一的最佳、最有效、最廉价的手段。卫星导航系统不仅是国家重大空间基础设施，还是国家安全的重要支撑，尤其是国家网络信息安全的重要支撑，是军队一体化联合作战的关键保障，更是战争中武器效能的倍增器，是国家战略威慑的重要组成部分。

随着卫星导航系统民用开发和推广，几乎所有的行业都会用到卫星导航，因此越来越成为经济社会发展的重要支撑。对于卫星导航的应用，业内是这么说的：卫星导航应用只受人类想象力的限制。

如今，卫星导航已成为继互联网和移动通信之后第三大经济增长点，据相关权威单位预测，其应用生产的增长率大概超过25%，预计到2020年，全球的产值要超过4千亿美元。

国际战略博弈的重点

鉴于卫星导航的重要性，它现已成为国际战略博弈的重点。世界主要国家相继斥巨资建设和发展卫星导航系统，同时出台相应的战略和政策，争夺核心利益，主要包括资源、市场、人才、资金等。

卫星导航系统简称为GNSS系统，目前全球卫星导航系统主要包括：美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国北斗、欧盟Galileo。卫星导航系统作为一种天基无线电系统，频率资源是系统建设和运行的必备基础。由于频率资源的稀缺性，在GNSS俱乐部中，各大国均将其视为战略性资源予以激烈争夺。为此，国际上明确规定，所有频率资源都要向国际电联提出申请，由国际电联根据无线电规则进行划分并组织各国协调。由于美国GPS和俄罗斯GLONASS两系统建设在先，全球最佳、以及大部分的频率资源均已被美国和俄罗斯抢先占据，留给中国北斗和欧盟Galileo两系统可用的频率资源屈指可数，因此，中国北斗系统建设面临更大的挑战。

世界上第一个全球卫星导航系统是美国的GPS，于1973年起步，1993年底建成，在轨工作卫星31颗，系统定位精度：民用10米，军用3米。早在1991年，美国GPS开放民用，定位精度是100米，但事实上那时候已经可以达到20至50米，但当时美国并不希望全世界其他国家使用其高精度卫星导航服务，所以人为地加了干扰码。后来，美国为了尽早抢占市场，于克林顿任总统期内取消干扰码，这在当时一度引起轰动。目前美国GPS全球市场占有率在90%以上。

俄罗斯GLONASS，是世界上第二个全球卫星导航系统。起步很早，但是由于技术以及当时前苏联解体带来的经济上的困难，再加上其组织管理理念还受计划经济时期的影响，民用方面并未充分开发。普京担任总统以后，恢复重建GLONASS，并将此作为一个重大战略举措，但是目前这个系统的定位精度，从测试的应用角度来看，不如中国北斗系统。

欧盟Galileo，由欧盟15个成员国共同构建。当时欧盟打着“为欧洲市场和民用市场提供自己的卫星导航系统”的旗号，实质上是为了更好的服务于欧盟国家的国防和战略安全需要，因此刚开始欧盟提出来时，美国极力反对，并且通过各种途径做欧盟的工作，阻止欧盟建设自己的卫星导航系统。后来在Galileo启动建设之初，中欧双方曾开展过中欧Galileo合作，随着中国自主建设的北斗系统发展，欧洲对中国经济的依赖变弱；尤其是北斗系统自身建设的能力提升给Galileo带来压力，中欧Galileo合作日渐萎缩。根据Galileo建设计划，2016至2017年，欧盟预计发射18颗卫星，具备初始运行能力，这对于计划2020年具备全球服务能力的北斗系统形成了一定压力。

日本QZSS主要是区域系统，于2000年启动建设，2010年发射首颗卫星，计划2020年建成由7颗卫星组成的区域卫星导航系统，目前在轨工作卫星1颗，覆盖亚洲和大洋洲地区，可提供5米左右的定位精度，由于日美战略同盟，因此日本QZSS，同时也是美国GPS系统的区域增强与补充。

北斗导航的优越性

前段时间，网上流传一则非常火爆的信息：“80后中科院美女学霸冷漠回应：‘想破解中国北斗导航，建议更简单些的方式：那就是造时空穿越机穿越到北斗军码设计时在旁边偷听好了。”霸气回复，无疑让人加大对北斗导航技术的探窥之意。

这则新闻的背后是之前网传清华女生破解北斗的新闻，这位美女科学家解释说，事实上2012年，我国已经公布了北斗的ICD文件，告诉了大家北斗的民码格式。实际上清华女生只是破译了北斗的民码信号的伪码序列。北斗建设过程当中，民码的设计和GPS、伽利略都一样，并没有特殊设计。因此，她想破解这个没有经过加密的民码信号，是没有技术难度的，从科学研究的角度来讲就是一个信号检测与估计的问题。北斗除民码之外，还有军码，这是经过了加密等特殊设计，非常稳定可靠。

日前，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在北京出席一会议时介绍，目前卫星导航系统有两种体制，一种是无源体制，即“收音机模式”，收到信号就可以定位；一种是有源体制，类似“手机模式”，需要和卫星之间进行沟通。北斗既有有源体制，也有无源体制，即可以实现位置报告，同时可以进行短信通信，这也是北斗系统的最大特点，属于中国独创技术。

在此举例假设下，如果鲁宾逊现在带着卫星导航设备漂流到某孤岛，他若用GPS，只能知道自己在什么位置，却无法通知别人前来救援，但若用北斗导航，既可以知道自己在哪，还可以把位置发送到方圆几十公里、几百公里甚至千里之外寻求救援。

至于北斗导航好不好用，若问中国出海渔民，肯定赞誉不断。以往，他们远航一走几个月，音讯全无，令家人担心不已。如今，带上北斗导航，可以一边打鱼，一边与家人聊天，随时保持联络。在使用中，北斗系统不仅提供了位置、导航和授时等功能，而且还提供通信功能，以至于有时候渔民们聊开心了，一不小心在公海遭他国海警或军舰拦截，对方上来第一时间就是找北斗导航，以免他们的行为随时可能被传到中国大后方而成为一种不利于他们的证据。北斗导航已成为渔民出海的保护神器，不仅导航、通讯，还提供了有力的安全保障和维权的必要证据，因此，有渔民甚至把北斗跟妈祖一样捧上神坛供着。

现在，北斗系统作为《国家中长期科学和科技发展规划纲要（2006至2020）》确定重大专项之一，正在按计划稳步推进。已先期于2012年年底面向亚太地区正式提供区域服务，计划2018年进一步扩展向“一带一路”沿线国家提供服务，2020年建成由30余颗卫星构成全球卫星导航系统，面向全球提供服务。

全球四大导航系统横向对比分析篇4

1 GPS的成熟

GPS全球定位系统是目前唯一覆盖全球的卫星地位系统, 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。由于美国政府对民用信号的限制, 在民用讯号中人为地加入选择性误差以降低其精确度, 使其最终定位精确度大概在100米左右。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;全球覆盖率高达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。

由于GPS全球定位系统技术的成熟性, 所以现阶段全球导航定位市场, GPS终端占据了其中的主要部分, 使用率和普及率极高。

2 伽利略胜的精准

伽利略系统是世界上第1个基于民用的全球卫星导航定位系统, 系统投入运行后, 全球的用户将使用多制式的接收机, 获得更多的导航定位卫星的信号, 这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。伽利略系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作, 任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合, 来实现定位导航的要求。

伽利略系统可以发送实时的高精度定位信息, 这是现有的卫星导航系统所没有的, 同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务, 如果失败也能在几秒钟内通知客户。与美国的GPS相比, 伽利略系统更先进, 也更可靠。从数字的对比上看, 美国GPS向别国提供的卫星信号, 只能发现地面大约10m长的物体, 而伽利略的卫星则能发现1m长的目标。

3 格洛纳斯的强抗干扰能力

格洛纳斯全球定位系统由前苏联在1976年组建, 现在由俄罗斯政府负责运营, 该系统在发展历程上, 经历各种险阻, 已经于2011年1月1日在全球正式运行。

格洛纳斯系统由卫星、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。

在技术方面, 格洛纳斯系统与GPS的最大不同之处在于卫星发射频率不同。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。而格洛纳斯系统采用频分多址体制, 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。

4 北斗系统的互动性与开放性

北斗卫星导航定位系统是我国自主知识产权的导航定位系统, 北斗卫星导航系统现阶段已开始投入使用, 为全球客户提供服务, 服务类型包括开放服务和授权服务两种方式:开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务, 定位精度10米, 测速精度0.2米/秒, 授时精度10纳秒;授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户, 提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

与其他三大导航系统相比, 北斗导航系统具有互动性和开放性的优势, 互动性主要体现在北斗导航系统提供短报文特色服务上, 一般来讲, 其他卫星导航系统只是告诉你什么时间、在什么地方, 而北斗卫星导航系统除了让你自己知道在什么时间、什么地方之外, 还可以将你的位置信息发送出去, 使你想告知的其他人获知你的情况。它解决了何人、何事、何地的问题, 这就是北斗短信的特色服务, 把短信和导航结合, 是中国北斗卫星导航系统的独特发明, 也是北斗导航系统的互动性所在。北斗导航系统的开放性主要体现在北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放, 为全球用户提供高质量的免费服务, 积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作, 促进各卫星导航系统间的兼容与互操作, 推动卫星导航技术与产业的发展。

虽然北斗导航系统在与其他三大导航系统的对比中具有鲜明特点, 但是我们也认识到现阶段, 北斗系统在存在的一些问题:

⑴系统应用不充分, 与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称。北斗系统工作容量可达百万户, 而目前注册在线的终端用户却不足千分之一, 卫星资源闲置严重。该系统的“快速定位、双向报文通信和精密授时”功能, 特别是双向报文通信功能未得到充分应用, 该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知。

⑵用户终端设备价格偏高, 在市场上无法与GPS系统形成竞争。北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发, 在技术应用上有通信功能, 应用优势明显, 这是北斗系统的优势所在, 也是区别于其它三大导航系统的根本所在。但这种体制也使用户终端制造成本增加, 加上终端设备用户少, 所以目前市场价格偏高, 多数用户难以接受。用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上无法与GPS系统形成有效的竞争。

⑶北斗民用市场的自由化和无序竞争, 影响了北斗系统应用市场的健康发展。由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准人机制, 市场完全是无序的自由竞争, 一些企业单位对北斗系统市场认识和估计过于乐观, 为早日抢到市场, 自发投入不少资金开发北斗民用终端。到目前为止, 真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个。有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下.就急于推销自己的产品收回投资, 采用低价竞争方式抢占市场, 结果是实际运行故障频发用户服务又跟不上, 动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心, 增加了对北斗系统应用的怀疑情绪, 影响了北斗系统健康发展和推广应用。

⑷用户终端设备研制开发滞后, 跟不上应用需求。北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设。究其原因, 一是用户终端设备研制起步较晚, 没有做到与系统建设同步研发;二是用户终端研制难度大;三是国内器件、部件生产基础差。

通过以上对北斗系统存在的一些问题的分析, 我们认识到, 虽然我国的北斗系统在技术

上和系统功能架构上与其他三大导航系统可以相媲美, 但是在系统的应用上还是存在很多的问题, 对于这些问题的解决不仅可以促进北斗系统的发展, 更可以促进北斗系统在全球卫星导航定位系统应用市场中的地位。

5 总结

通过以上对全球四大导航系统的各自特点分析, 我们充分认识到我国北斗系统的优点和存在的问题, 如何解决好这些问题, 如何将北斗系统的建设和北斗系统应用都做好, 是我国科技工作者下一步要思考的问题, 将北斗系统的优势真正在应用中发挥出来, 才能进一步体现北斗系统的真正价值。

摘要：针对现阶段全球四大导航系统各自在技术和应用上体现出的优势, 本文进行了简要的分析, 从分析对比中, 看到我国自主研制的北斗导航系统的自身优势, 也看到北斗系统自身的一些问题。

关键词：北斗导航系统,GPS,格洛纳斯,伽利略

参考文献

[1]唐金元, 等.北斗卫星导航定位系统应用现状分析.2008, 2:26-29.

[2]潘程吉.北斗导航系统在物联网中的应用展望.遥测遥控, 2011, 6:14-17.

全球导航系统篇5

6月25日2时09分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第46颗北斗导航卫星，这是北斗三号系统的第21颗组网卫星、第二颗倾斜地球同步轨道卫星，它将与此前发射的20颗北斗三号卫星组网运行，进一步提升北斗系统的覆盖能力和服务性能。改革开放40年，风云激荡，中国导航卫星从无到有，北斗走出了一条带有中国特色的发展道路，演绎了一场波澜壮阔的东方传奇。

始终秉初心，不陷于困境，“石以砥焉，化钝为利”。“大雪压青松，青松挺且直。”面对千难万险，北斗人的初心始终“挺且直”。回首往昔，面对自身卫星导航起步晚，国外技术封锁，又没有任何经验可以借鉴的巨大困难，中国北斗人以大决心、大毅力选择自主创新，不给自己留退路;面对摸索中接二连三的困难，先驱者“灯塔计划”的未果而终，科研一次次回到起点，中国北斗人以义无反顾的决绝选择不忘初心，认定初心，勇往直前、锲而不舍地往上攀、走下去;面对北斗是一步跨到全球组网还是分阶段走的路口抉择，中国北斗人以稳扎稳打、不骄不躁的心态选择立足国情，“先区域、后全球”的思路，科学铺开“三步走”的北斗之路。正是千难万难的千磨万击，千锤百炼，铸就了中国北斗人永不服输的劲儿，攻克一系列技术难题，为中国北斗升入星空提供了源源不断的强大推力。

始终秉初心，不盲于求成，“如切如磋，如琢如磨”。“工人莫献天机巧，此器能输郡国材。”导航卫星最讲精准、最需精确，所谓失之毫厘谬以千里是最客观的描述。46颗北斗导航卫星密集发射的背后，不难发现是中国北斗人更为严苛的标准，对精益求精的不懈追求。20多年的波澜壮阔的背后，是一个个如航天科技集团五院北斗三号卫星总体主任设计师刘家兴对“一纳秒”较上劲的北斗人，是一个个如王金刚始终坚持对待任何不符合性、一定要把它彻底地消除掉才能发射的北斗人，是一个个为了修改单机软件设计存在的瑕疵而不眠不休、反复测试的北斗人始终不忘初心，追求卓越。正是这永不满足、精益求精、臻于至善、万无一失的态度，蕴育了中国北斗人“不带一丝隐患上天”的较真劲儿，精准将一颗颗卫星送入太空，让中国北斗走出中国、走出亚太、走向世界，闪耀星空。

始终秉初心，不止于自满，“百尺竿头，更进一步”。“虽比高飞雁，犹未及青云。”中国北斗卫星发展迅速，虽然取得了大量突破，超过了欧洲和俄罗斯的卫星导航系统，但中国北斗人始终保持清醒的头脑，清醒地认识到与美国的GPS系统还有差距，距离实现“三步走”目标还有距离。第46颗北斗导航卫星的成功发射，再次向世界展示了中国北斗永不自满、永不停歇、不断创新的精气神，始终秉持初心，心如明镜，不骄不躁，永远在路上，始终迈着坚定又自信的步伐，不断向着服务范围覆盖全球、2035年建设完善“更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系”的目标砥砺前行。

全球导航系统篇6

第二届中国卫星导航学术年会于201 1年5月18日在上海世博中心召开。国家有关部门，地方政府领导，卫星导航领域专家学者，研究机构和企业代表，美、俄、欧、日等国家和地区卫星导航系统官员和专家等约1 500余人参加了本届年会。

本届年会以推动更大范围交流与互动，更高层次创新与合作为宗旨，以设计北斗的未来为主题，特别邀请国外卫星导航系统主管部门和卫星导航领域知名专家学者参会，通过学术交流、高端论坛、展览展示和科学普及等一系列活动，全方位展示卫星导航领域最新成果。

中国卫星导航学术年会(C hi naSatellite Navigation Confe rence，CSNC)是一个开放的学术交流平台，旨在加强学术创新，促进卫星导航系统的合作与交流；加强技术创新，促进卫星导航系统的工程建设；加强理论创新，促进卫星导航理论进步；加强应用创新，促进卫星导航产业的科学发展。通过学术交流、高端论坛和展览展示等一系列活动，全方位展示卫星导航领域最新成果。

建好北斗用好北斗

5月18日，第二届中国卫星导航学术年会在上海世博中心正式拉开序幕。总装备部科技委副主任韩延林、北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士、上海市副市长沈晓明、国防科工局副局长胡亚枫、交通运输部总规划师戴东昌、中国科学院副院长阴和俊、中国航天科技集团公司副总经理袁洁出席开幕式并致辞。

本届年会科学委员会由27名院士、知名专家组成。国家最高科技奖获得者、两弹一星功勋科学家、北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士担任主席。孙家栋院士在开幕式的致辞中指出，世界卫星导航系统已成为经济社会发展不可或缺的空间信息基础设施，面对现代社会生产生活对时间位置服务如此广泛并充满变革的需求，面对全球导航卫星系统(GNSS)日新月异的进步和各卫星导航系统共同发展的愿景，参与卫星导航学术活动的科学家承载着突破新科技、创造新服务、迎接新未来的责任。

孙家栋院士强调，不仅要建好北斗系统，更要用好北斗系统；不仅要在中国。而且要在全球，与全球各GNSS共同推动卫星导航发展，惠及人类生活福祉和经济发展。并希望与会的专家、学者、企业家及各界人士，利用中国卫星导航学术年会这个平台，集思广益，畅所欲言，共同设计全球卫星导航系统和应用的美好未来。

精彩的GNSS主管部门代表特邀报告

开幕式上各GNSS主管部门代表：中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其、美国国务院空间和高级技术办公室副主任特纳、俄罗斯中央机械制造研究所PNT信息与分析中心卡娅女士、欧洲伽利略运行和发展处处长海因、日本空间政策战略总部秘书处主任青木干雄分别作特邀报告。

冉承其题为“北斗卫星导航系统发展计划的实施”的报告分为北斗卫星导航系统发展计划、北斗卫星导航系统最新进展、北斗卫星导航系统政策措施三部分。冉承其表示，北斗卫星导航系统正按计划稳步推进，即将进入初始运行服务阶段，中国卫星导航系统管理办公室作为国家卫星导航领域管理部门，将全面落实各项政策，与所有关心、参与、支持北斗建设和应用的朋友共同努力，确保北斗卫星导航系统发展目标的实现。

特纳先生在题为“GPS政策及系统最新进展”的报告中介绍了美国全球定位系统的基本情况，内容包括系统结构、发展阶段等。他表明G PS现阶段的发展重点在于加强同其他卫星导航系统的兼容、互操作性以及去除系统间干扰。在国际合作方面，他表示美国愿在全球市场中开展多边对话，通过APEC会议、ICG会议等途径同中、俄、欧、印等国家和地区进行交流与合作。

卡娅女士在报告中介绍了俄罗斯GLONASS系统的基本情况，包括GLONASS的星座状况、近期组网卫星发射计划、相关政策、发展规划等。她表明俄罗斯政府一直非常重视卫星导航系统的建设和发展，愿与全球各国就卫星导航领域开展广泛的合作与交流。

海因先生在会上作了名为“伽利略欧洲全球导航系统项目最新进展”的报告，介绍了欧洲伽利略和欧洲全球导航系统的建设进展、伽利略系统相关国际合作活动以及兼容与互操作等方面的内容。他在报告中提到，欧盟委员会充分认识到卫星导航应用的重要性，于2010年明确了应用计划，重点放在手机、精准农业等6个应用领域。另外，在国际合作方面，中国国家遥感中心和欧洲伽利略项目组共签署了1 2个项目的合作协议。这些项目包括系统建设项目、关于系统的模拟验证项目以及系统应用项目。

青木先生作了题为“MSAS与QZSS系统最新进展及震后影响”的报告，介绍了QZSS系统和MSAS系统的最新进展、QZSS系统对G PS的补充和加强以及可能的应用领域等。青木干雄主要负责卫星导航合作等国际事务，他表示日本将进一步加强国际特别是亚太区域的相关合作。

四大导航系统专家云集

中国北斗卫星导航系统建设的稳步快速推进，引起国内外高度关注。会议期间，中、美、俄日等国家卫星导航系统主管部门官员，北斗卫星导航系统工程副总设计师谭述森研究员、欧空局伽利略运行和发展处海因教授、武汉大学刘经南院士、美国斯坦福大学帕金森教授、德国波茨坦地学中心葛茂荣研究员、国际测量师联合会希金斯教授等国际知名专家学者就卫星导航新进展及发展趋势作了学术报告。报告结束后，出席专家就卫星导航系统的建设和利用与参会人员展开互动交流，探讨了一系列技术、政策等方面的热点问题。同日寸与会专家和代表就卫星导航系统的计划、发展、应用和政策等进行了交流和研讨。当前世界四大卫星导航系统进入竞相发展、交流合作与交相辉映的新时代，如此规模的世界卫星导航领域政府官员和顶尖专家云集中国，尚属首次。

10个分会场异彩纷呈

5月19～20日。第二届中国卫星导航学术年会进行了分会场研讨。年会设“卫星导航政策法规、标准体系、安全与工程管理”、“北斗／GNSS应用”、“卫星导航信号体制及兼容与互操作”、“精密定轨与时间同步技术”、“原子钟技术与时间系统”、“卫星导航增强与完好性监测”、“北斗／GNSS测试评估技术”、“北斗／GNSS用户终端技术”、“卫星导航基础技术及科学应用”和“导航新理论、新技术与新系统及其它”等10个分会场，研讨历时两天。来自科研院所、大学、厂商等近250位国内外专家和与会者分享了他们在各自领域的最新研究成果。报告结束后还与参会人员进行了现场互动交流，针对研讨题目进行深入探讨。

引领方向的应用产业化论坛

5月20日，第二届中国卫星导航学术年会应用产业化论坛在上海世博中心隆重召开。

在本次论坛上，来自中国卫星导航系统管理办公室的杨强文高工作了题为《北斗应用与产业化总体思路》的报告，国家遥感中心副主任景贵飞作了题为《十二五导航与位置服务科技规划》的报告，上海市科委副主任陈鸣波作了题为《发展北斗卫星导航应用，推进智慧城市建设》的报告。中国空间技术研究院副院长、中国航天科技集团公司卫星应用研究院院长李忠宝在书面报告中提出了创新应用模式、深耕行业市场、大力推动北斗产业发展的创新思路和观点。来自广东省、四川省的与会代表分别就卫星导航在本地区的发展现状和规划作了汇报和展望。来自国家测绘、交通、农业等行业的代表分别探讨了卫星导航的行业应用前景。论坛还从卫星导航定位行业市场未来走势分析、资本运营角度作了深入分析。来自合众思壮、中国移动、深圳赛格、上海汽车、盛大天地、和芯星通等企业的代表分别从构建北斗全产业链格局、整合优势资源等角度对卫星导航产业进行了深入剖析和展望。

年会还同步进行了北斗卫星导航系统建设成就和应用成果展览展示，颁发了第二届中国卫星导航学术年会青年优秀论文奖和第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛奖，公布了《北斗卫星导航系统发展报告》，全面、客观地介绍中国自主卫星导航系统建设计划、进展与成就。

全球卫星导航系统的研究与应用篇7

全球卫星导航系统 (GlobalNavigationSatellite System, GNSS) 又称天基PNT系统, 其关键作用是提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息, 已成为国家重大的空间和信息化基础设施, 并成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源, 也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。随着空间信息与技术的快速发展, 全球各航天大国都在进一步改进完善或在建立自己的GNSS。美国全球定位系统 (GlobalPositioningSystem, GPS) 已建成并正进行现代化建设。俄罗斯正在完善他的格洛纳斯 (GLONASS) 系统。正在发展与建设中的有欧盟的伽利略 (Galileo) 系统和我国的北斗 (Compass) 二代卫星导航系统。在未来的十年中, 上述四个全球卫星导航系统将会一并出现在人们面前, 至2020年四大全球导航系统的格局将会基本形成。并可望以全球覆盖和高精度的、各系统间能高度互用兼容的导航定位技术进入到人们的实际生活中[1]。

GNSS及其产业当前正经历前所未有的三大转变:从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代, 导致卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT (定位、导航、授时) 与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段, 导致信息融合化和产业一体化;从经销应用产品为主, 逐步转变为运营服务为主的新局面, 导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大, 应用规模跃升, 大众化市场和产业化服务迅速形成。由于四大全球系统之间存在既互补又竞争的复杂关系, 所以在全球化市场运作中, 时间进度是个重大考验, 捷足先登是成功的第一步。显然, 美国已经占有先机, 俄罗斯也有明显优势, 对于Compass和Galileo而言, 存在显而易见的压力。

2 全球卫星导航系统的现状及介绍

美国于1973年提出了GPS全球卫星导航系统, 1995年该系统建成并开始投入运行。这是美国继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大航天计划。至2009年9月美国共发射了4种GPS卫星系列。美国的GPS是GNSS中第一个投人全面工作的系统, 而且是从1995年以来至今一直稳定运营的唯一系统。当GPS进入正常工作之后, 1996年美国便启动GPS现代化进程, 大幅度提高系统的性能, 作为现代化的第一步, 在2000年5月1日中止了人为恶化民用定位精度的可用性选择 (SelectiveAvalicbility, SA) , 接着在卫星载荷系统、地面运控系统等方面采取积极举措, 有效地提高了GPS的各项功能和性能指标, 使应用范围迅速扩大, 用户数量急剧增长, 全球掀起了卫星导航系统建设和应用服务的浪潮[1,2]。GPS最基本的特点就是以“多星、高轨、高频、测时、测距”为体制, 以高精度的原子钟为核心, 并且具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便和应用广泛等特点。GPS包括三部分:GPS空间卫星星座、地面监控系统和用户设备 (GPS信号接收机) 。

GLONASS卫星导航系统于1970年代由原苏联开发, 主要用于军事目的, 耗资约30亿美元。2001年俄罗斯宣布, 计划将GLONASS升级为军民两用的全球卫星导航系统, 在整个系统完成24颗卫星的部署后, 导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间。实现全球定位导航, 定位精度将达到约±1.5m。为了加强GLONASS卫星导航系统的国际间合作, 2004年12月9至10日。俄罗斯与美围在华盛顿就卫星导航民用定位应用服务方面发表了两围间的联合声明, 就民用导航信号在两个不同导航系统之间保持最大程度的兼容性、促进双方问的国际合作等达成了共识。GLONASS差不多是与GPS同时起步的, 它以竞争者的姿态出现, 并对全球导航卫星系统民用政策的发展和应用推广具有极大的促进作用。

1998年, 欧盟提出了伽利略全球卫星导航系统计划。2001年, 欧盟商讨与中国合作, 并建立了该计划的联合工作组。2002年3月欧洲开始实施约34亿欧元的伽利略计划。2003年上半年, 欧洲空间局加入欧盟的伽利略计划。签署了共同承担该计划经费的协议书.同意在欧洲建两个系统控制中心, 用于伽利略卫星系统的运行管理。2004年10月, 中国国家遥感中心与欧盟在北京签署合作协议, 中国成为参加该计划的第一个非欧盟成员国。虽然美国一再表示, 无保留地让欧洲使用GPS信号资源, 但欧洲人出于政治、经济、科技和社会四大效益的考虑, 敢冒美国的天下之大不讳, 还是要坚持建立自己独立的Galileo系统, 实际上也是为了增强欧盟的凝聚力。Galileo概念一出现, 第一个成果是加快了美国GPS的SA政策中止的实施。同时也促进了GPS III的发展进程, 美国明确提出GPSIII应优于至少不亚于国际上其他GNSS系统。

中国作为一个发展中的大国, 要对世界有所贡献, 何况本身就具有巨大的卫星导航潜在市场, 加上某些发达国家时不时地对我们采取限制措施或来点威胁手段, 不免有后顾之忧, 所以我们比欧洲有更多的理由要建设自己的全球导航卫星系统。2007年4月14日我国发射第一颗Compass导航卫星, 标志着中国正式进入GNSS俱乐部, 成为笫四个成员国。中国北斗卫星导航系统计划主要分为三步来完成。第一步是建成北斗一号, 即第一代北斗导航定位系统, 它是区域性卫星导航系统, 采用双星有源定位、通信和授时。1994年北斗一号被批准立项, 2000年开始部署, 2003年12月北斗一号建成并开通运行。由此, 中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。2004年北斗一号正式开放;第二步是北斗二号计划, 也即二代导航第一期。北斗二号是亚太区域网, 采用无源定位导航、通信和授时, 2004年批准立项, 2009~2010年是布网高峰期, 计划要发射12颗卫星;第三步是北斗二代的全球卫星导航定位系统, 采用无源定位、通信和授时。卫星星座由约30颗卫星组成, 形成覆盖全球的卫星导航定位系统[1,2]。

3 各国卫星定位系统的比较

目前, 世界上著名的卫星导航系统有4大系统, 包括美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲Galileo系统和中国北斗系统。正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统:一是美国的GPS系统;二是俄罗斯的GLONASS系统。近年来, 欧洲也提出了有自己特色的Galileo全球卫星定位计划。而我国研发的北斗一号双星定位已服务于2008年北京奥运会[3]。

3.1 GLONASS与GPS的不同之处

3.1.1 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。

3.1.2 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) 。

3.1.3 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。

3.2 Galileo系统与GPS系统的主要区别

Galileo系统确定地面位置或近地空间位置要比GPS精确10倍。其水平定位精度优于10m, 时间信号精度达到1 00纳秒。必要时免费使用的信号精确度可达6m, 如与GPS合作甚至能精确至4m。一位电子工程师举例说明了这个区别:“如今的GPS只能找到街道, 而Galileo系统则能找到车库门。”

3.3北斗一号与GPS和GLONASS的不同[4]

1) 使用范围不同

北斗一号是区域卫星导航系统, 只能用于中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统, 在全球的任何一点, 只要卫星信号未被遮蔽或干扰, 都能接收到三维坐标。

2) 定位原理不同

北斗一号是用户应发射需要定位的信号, 通过卫星转发至地面控制中心, 地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户;而GPS和GLONASS只需要接收4个卫星的位置信息, 由自己解算出三维坐标。由于北斗一号本身是二维导航系统, 仅靠2颗星的观测量尚不能定位, 观测量的取得及定位解算均在地面中心站进行。

3) 卫星和用户机需具有转发或接收信号功能, 这实际上也就具有了一定的通信功能。这是GPS和GLONASS所不具备的。

4) 北斗一号定位系统的定位精度, 在一般情况下可达30m, 还有简短的数字报文通信功能, 而美国的GPS定位精度为15m, 俄罗斯的GLONASS定位精度约为20~30m。

综上所述, 我国的北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现在一定区域的导航定位和通讯等用途以及满足当前我国陆海空运输导航定位的需求。不足的是不能覆盖两极地区, 赤道附近定位精度差, 只能二维主动式定位, 且需提供用户高程数据, 不能满足高动态和保密的军事用户要求, 用户数量受一定限制[3]。

4 卫星定位系统未来的发展趋势

2007年4月14日我国发射第一颗Compass导航卫星, 标志着中国正式进入GNSS俱乐部成为笫四个成员国, 也可能是最后一个成员, 至少在2020年前只有GPS (美国) 、GLONASS (俄罗斯) 、Galileo (欧洲) 和Compass (中国) 能形成全球规模的系统, 其他系统仅仅作为区域系统和广域增强系统加入。

未来10年内, 在地球空间17 000~23 000km的不同高度上将会分布着4种不同高度的高精度全球覆盖、互为兼容的导航卫星系统。由于近年来多星多模接收机的研制在世界各国引起了高度重视, 相应的数据处理软件的开发也在同步进行, 因此, 一个集多种导航卫星系统的、类似于多传感器数据融合的多星座导航卫星系统组合共用的导航定位技术, 将会进入到人们的实际生活中, 可以肯定世界的发展会由此而踏上一个新的起点。

全球卫星导航系统及其产业当前正经历前所未有的三大转变:从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代, 导致卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT (定位、导航、授时) 与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段, 导致信息融合化和产业一体化;从经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的新局面, 导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大, 应用规模跃升, 大众化市场和产业化服务迅速形成。

5 全球卫星导航系统的应用

由于俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS不具备与美国GPS竞争的能力, 其他卫星导航系统尚未最终建成, 现阶段主要是使用GPS进行导航定位。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点, 使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。GPS技术的主要应用领域有: (1) GPS技术应用于导航, 例如:船舶远洋导航、飞机航路引导和进场降落、汽车自主导航、地面车辆跟踪和城市智能交通管理、紧急救生、个人旅游及野外探险、个人通汛终端 (与手机, PDA, 电子地图等集成一体) 。 (2) GPS技术应用于授时校频:电力、通讯等网络的时间阿步、准确时间的授入, 准确频率的授入。 (3) GPS技术应用于高精度测量:应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学。GIS精确化置数据的获取、工程机械控制, 精细农业等多种学科和领域, 从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 (4) 在军事领域, GPS不仅能为车舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全大候、高精度、连续实时的定位导航, 还能为精确制导武器复合制导。GPS成为了会球范围内的一项重要信息源, 相关产品和服务市场迅速扩大, 发展成了一个重要产业, 成为当今国际公认的八大无线产业之一。

在实际应用中, 人们创造性地把几个系统组合使用, 创造出了更大的应用价值。采用GPS/GLO-NASS双系统组合导航定位, 将使可视卫星数比单一系统的卫星数增加一倍, 这就可以有效地解决单一GPS导航定位时卫星数不足的问题, 提高导航定位的性能、精度与可靠性。另外, 由于GPS和GLO-NASS在系统构置, 导航定位机理、工作频段、调制方式、信号和星历数据结构等方面是基本相同和相近的, 都以发射扩频测距码、测量卫星与用户之间的伪距来完成导航定位, 所以就存在利用一部用户设备同时接收这两种卫星信号的可能性。现在已研究出GPS与GLONAsS组合接收技术, 将GPS和GLO-NASS的各种能力组合在一个单元内。为用户提供仅用GPS接收机或仅用GLONASS接收机无法获得的性能。伽利略系统不仅是一个独立的民用系统, 而且还能够与GPS和GLONASS进行兼容。这就为以后多种GNSS导航定位信息的融合奠定了基础。导航定位信息的融合将是今后导航定位产业的发展方向[5]。

6 总结

随着导肮技术的发展, GLONASS的完善, 伽利略系统和北斗二号的建成, 将有更多的载有现代GNSS导航信息的无线电信号充斥于我们这个信息社会的时空, 适应各种用户需求的导航定位新产品将会雨后春笋般地涌现, GNSS导航定位信息将会成为一种必需的日常信息, 从而对今后的社会、经济与生活产生深远的影响。

摘要：全球卫星导航系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。在介绍当前GNSS系统 (GPS, GOLLNASS, Galileo, Compass) 的构成和现状等的基础上, 对这4种卫星导航系统的异同进行了综合对比说明, 并分析了GNSS系统的发展与应用前景。

关键词：GNSS,GPS系统,GOLLNASS系统,Galileo系统,Compass系统

参考文献

[1]杨志根, 朱文耀, 战兴群.全球卫星导航系统十年回顾及展望[J].科学, 2010, 62 (2) :16-20.

[2]赵静, 曹冲.GNSS系统及其技木的发展研究[J].全球定位系统, 2008, 33 (5) :27-31.

[3]周祖渊.全球卫星导航系统的构成及其比较[J].重庆交通大学学报 (自然科学版) , 2008, 27 (11) :999-1004.

[4]马芮, 孔星炜.GNSS系统的现状与发展[J].现代防御技术, 2008, 36 (2) :73-77.

全球导航系统篇8

北斗卫星导航是我国独立发展、自主运行的全球卫星导航系统, 能够提供高精度、高可靠的导航、定位和授时服务。目前, 这一系统已经进入发射组网阶段, 系统建设稳步推进。

中国将本着开放、独立、兼容、渐进的原则, 发展自主的全球卫星导航系统, 其“三步走”发展路线图为:第一步, 从2000年到2003年, 我国建成由3颗卫星组成的北斗卫星导航试验系统, 成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步, 建设北斗卫星导航系统, 于2012年前形成我国及周边地区的覆盖能力。第三步, 于2020年左右, 北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

全球导航系统篇9

如今,全球卫星导航系统已成为人类活动中一个非常重要的组成部分。然而,面对各种复杂的干扰,全球卫星导航系统并不能很好地应付。因此,我们需要深入分析造成干扰的因素,研究有效的措施,应用抗干扰技术确保全球卫星导航系统的正常运行。实际上,全球卫星导航系统的主控站、监控站以及其上行链路都相对安全,全球卫星导航系统的干扰主要是来自于接收机的干扰。我们可以将接收机的干扰分为两种:压制式干扰和欺骗式干扰[1]。

1.1 压制干扰

压制式干扰主要的方式是屏蔽正常的信号,通过干扰机发出干扰信号,屏蔽掉该区域所有的正常信号,使其接收机不能正常工作。

1.2 欺骗干扰

欺骗式干扰主要的方式是通过干扰机发出与全球卫星导航系统正常信号有着相似参数的虚假信号,同样采取干扰接收机的方式,使接收机产生错误的信息,当接收机与信号同步时,干扰机发出的虚假信号就会和正常的卫星信号一同进入接收机。而当干扰机发出的干扰信号功率大于卫星正常信号时,正常信号将与干扰信号混合,于是便得不到正确的信号,只能得到错误的信号。

2 全球卫星导航系统抗干扰技术

全球卫星导航系统抗干扰措施主要两种,一是导加强卫星的抗干扰能力,二是加强用户接收机的抗干扰能进行力。相对而言,由于对卫星干扰距离远、成本高,使得对卫星的干扰十分困难。因此,全球卫星导航系统的干扰主要是对其接收机进行干扰。因此,我们主要研究的也是全球卫星导航系统接收机抗干扰的技术。下面介绍一下主要的几种全球卫星导航系统抗干扰技术:

2.1 时域滤波

时域滤波是在一种早期存在的信号处理系统,它能处理时域内的信号,其简单并且可靠[2]。另外,时域滤波技术还是单孔径技术,能有效处理连续波干扰源、多窄带噪音干扰源、回波消除、多径干扰、多个窄带的干扰等问题,其抗干扰效果良好,但是处理不了宽带干扰的问题。

2.2 空域滤波

空域滤波技术也称为自适应阵列陷零技术,它主要是利用天线作为空间滤波的方法,利用各种天线阵列,可以推测干扰源的位置,并形成带指向的波束[3]。由于天线阵列区分不同方向信号,利用这一特征,可以在干扰方向形成零陷,达到抑制干扰信号的目的。利用一个处理器连接微波网络,再由微波网络连接自适应阵列中多个不同的阵元,处理器即可调节从微波网络传来的各种信号,并控制多个阵元的增益和相位的变化,在天线的方向上产生相对干扰方向的零点,从而抵消信号的干扰。

2.3 自适应波束形成

自适应波束形成是通过调节各阵元的加权幅度和相位,改变阵元天线方向,使其主瓣对准期望信号的方向,这样,便可提高抗干扰能力,获得较高的信号增益[4]。主要是按照一定准则来确定自适应权,利用不同的自适应算法来实现的。其中常用的准则有NV准则(最小噪声方差)、MSE准则(最小均方误差)、LH准则(最大似然比)、SNR准则(最大信噪比)等。常用的自适应算法是开环算法和闭环算法[5]。

3 全球卫星导航系统抗干扰技术算法研究

无论是时域滤波、空域滤波还是自适应波束处理,都必须在干扰方向上形成自适应零陷。由于不同自适应算法在数值稳定性和收敛速度方面的不同;其自由度越高,抗干扰的数量越多,计算量也就越大,就越难以实现,所以全球卫星导航系统抗干扰技术的核心就是自适应算法。

3.1 基于自适应处理抗干扰算法

在自适应处理中,最优准则有最小均方误差(MMSE)准则、最大输出信干噪比(MSINR)准则、最小方差准则(MV)等。

(1)最大信干噪比(MSINR)准则自适应处理的输出可以表示为:

(3)线性约束最小方差:

3.2 基于Givens旋转的QR-RLS算法

当遇到复杂的干扰环境,比如脉冲干扰时,自适应处理要使用能够高效运算并且稳定性强的算法,因此,提出一种自适应处理算法:基于Givens旋转的QR-RLS算法。

为了完成QR分解,可以用一系列Givens旋转使数据矩阵[X(n)K(n)]T,K(n)dT(n)]化为上三角阵,完成数据矩阵的QR分解。

4 全球卫星导航系统抗干扰技术的发展趋势

全球卫星导航系统抗干扰技术中,由于来自其接收机的干扰最为常见,因此,多数抗干扰技术都是对于其接收机抗干扰的研究,接收机的抗干扰能力也得到了极大的提高。对于全球卫星导航系统来说,其抗干扰技术的发展方向主要有以下几类:

4.1 故意小型化

主要是对全球卫星导航系统抗干扰设备的体积和重量进行优化,体积小、重量低的抗干扰设备能够更好的适应各种场所。

4.2 故意数字化

早期的自适应阵列陷零技术主要是模拟的,使用处理器与微波网络相连,然后通过微波网络连接自适应阵列中多个不同的阵元,调节从微波网络传来的各种信号,控制多个阵元的相位和增益的变化,在天线的方向产生相对干扰方向的零点。如果采用数字实现,能够更准确地在干扰方向上形成零陷,使其抗干扰效果更加强大。

4.3 故意空时处理技术的实现

目前,利用空时处理技术能取得很好的抗干扰效果[6]。全球卫星导航系统抗干扰的高采样率决定了采用空时处理,需要硬件资源实现高性能全球卫星导航系统抗干扰算法,就必须能在数据极高的吞吐率情况下完成大量计算工作,这对其计算量和算法结构都是一个重大的考验。庞大的计算量将损耗大量的硬件资源;算法结构则决定了硬件资源的分配情况和实现的难易程度,只有采取良好的算法结构才可以提高硬件的利用率以及数据吞吐率,于是简化并优化空时自适应算法是实现空时处理技术的关键所在。

4.4 故意自适应波束形成技术的实现

自适应波束形成技术又称为自适应空域滤波技术,通过调整各阵元加权进行空域滤波来增强正常信号和抑制干扰信号,并可以根据不同的信号环境进行变化,改变各阵元的加权因子,以提高全球卫星导航系统接收机的接收信噪比[7]。

参考文献

[1]范广伟,晁磊,刘莉.卫星导航干扰监测技术[J].四川兵工学报,2013,34(6):125-128.

[2]余宜珂,王萌,郭伟,等.GNSS接收机中频带通滤波器群时延对伪距测量影响的研究[J].电子测量技术,2014,37(3):24-28.

[3]孙福余,张鹏,徐亚明,等.载波相位测量原理及在GPS软件接收机上的实现[J].测绘通报,2014(4):70-73.

[4]任小伟.载波相位差分相对定位的模糊度求解[J].导航定位学报,2014,2(1):20-22.

[5]郭文飞.抗干扰GPS接收系统关键技术研究与实现[D].武汉大学,2011.

[6]周轩,李广侠,蔡锭波,等.卫星导航系统反欺骗技术回顾与展望[A].第四届中国卫星导航学术年会论文集-S7北斗/GNSS用户终端技术[C].2013.

全球导航系统篇10

关键词：全球导航卫星系统辅助,增强定位技术,要点分析

1 全球导航卫星系统辅助的概念

GPS定位满足的条件必须是可以看见人造卫星或轨道所经过的地方, 而辅助全球卫星定位系统结合手机基地站的资讯与GPS卫星, 进而缩短定位所需的时间。这项技术就是对原来的传统的GPS数据传输路线进行了改造, 原来是直接找卫星而现在是找基站, 是一种更高级的定位技术。

2 普通GPS系统与AGPS系统的比较

普通的GPS系统由2部分构成:GPS卫星、GPS接受器.与普通的GPS相比, A-GPS系统在普通的GPS系统基础上增加了一个辅助服务器.由于A-GPS受到一些条件限制, 如接收器的工作功率、它所处的地理位置, 使得获得的定位效果没有理想中的完美。AGPS中的接受器通常结合较高功率的辅助服务器一起接入网络。即使蜂窝系统的覆盖率对它有着直接的影响, 但是由于A-GPS接收器接受到的任务可以传递到辅助服务器, 而辅助服务器亦可有权利探访接收器的任务实现相互的共享。所以A-GPS具有普通的GPS系统无法比拟的优势, 它的处理速度比传统的GPS更快, 效率也比普通GPS更高。随着在蜂窝移动通信系统应用在A-GPS系统中, AGPS系统可以利用一些移动设备如通过手机定位服务器, 平板电脑服务器等, 作为辅助服务器帮助GPS接收器完成测距和定位服务。以前心想要是能将网络与手机的GPR接收器连接在一起就好了, 这样就可以随时随地定位。自从有了辅助服务器解决了这一难题, AGPS比普通GPS多了一个辅助服务器来接受GPS信号, 由于辅助服务器的接收器有比GPS接收器强大得多的功率来接受GPS信号, 有了这种优势, 网络终于与GPS接收器一起进行通信了。在移动网络的帮助下, 有辅助接收器的效率GPS比没有辅助服务器协助的时候有了质的飞跃, 原因很简单, 因为辅助服务器帮接收器分担了一些任务, 加快了进程, 从而提高了速度。个标准的GPS成功的进行定位, 需要以下2个基本条件:一个完全通透的视野、最低不能少于4颗GPS卫星。通过接收到的信息计算出的数据转换为坐标图的方式得出自己或别人的位置, 在这一过程中充当重要角色就是要有足够大的功率, 使用AGPS, 接收GPS信号都是用辅助器充当计算器来计算定位的位置。AGPS技术是利用GSM系统、GPS系统与传统卫星定位, 这个过程中基地台充当了一个桥梁帮助代送辅助卫星信息, 从而大大缩短了GPS芯片获取卫星信号的延迟时间, 信号微弱的窄空间内也能借基地台讯号弥补, 让GPS芯片有了一定程度上的独立性, 从而减轻GPS它对卫星的依赖。和普通的GPS相比具有定位范围广、延时短、省电、效率高等特点。每个人都希望理想误差范围越小越好, 而APGS不负众望成功将误差控制在10公尺以内, 一些技术发达的国家如日本、美国已熟练掌握该技术并且成功的应用在许多行业。

3 定位技术的原理

AGPS需要他的服务器终端和网络一起接收到信息, 原理是:首先必须有一个载体向服务器终端传递辅助AGPS信息, 那个载体就是移动网络。有了这些信息, 卫星就可以很迅速的被终端服务器抓获, 进而得到GPS卫星的测量信息, 再下一步就是由无线网络将接收到的测量信息传递给网络中的定位服务中心, 通过相关的计算方法迅速计算出移动终端当前所处的位置。为什么能够很快计算出, 是由于它利用网络端调节一个清晰的视野结合持续工作的接收机同时捕捉GPS信号, 使得能更快的得到辅助的数据。与此同时, 移动网络保持连接状态, 根据定位要求, 辅助数据是为提高传感器的性能而服务, 使之更具效率性。然后用网络来取代传统GPS接收机的大部分作用, 来处理接收的信息。这种方法通过许多设备的一系列作用产生复制码, 再经过捕捉到的信息修正测量, 得到的这些参数大大降低了接收时间。网络端再运用方法计算, 使得精确度提高。另外一个是由于建筑物遮挡造成信号薄弱, 以至于服务器终端难以接收到GPS信号, 人们都知道移动网络都是用蜂窝小区识别号来进行定位的, 而AGPS为了解决这一问题, 在室内及在城市内高楼建筑物旁也巧妙的运用这一方法。利用移动通信网络中的蜂窝小区识别号定位, 当终端安置在屋内时, 就采用备份方案来进行终端的定位, 可能精确度没有想象中的完美, 但毋庸置疑肯定比没有定位技术传统的终端强。综上所述, 利用AGPS技术进行定位, 提高了精确度, 又弥补了GPS方式的缺陷, 具备得天独厚的优势。由于AGPS终端比传统的GPS接收器简化了许多过程, 计算位置信息并不是由手机自身, 网络取代了这一功能, 使得终端接受信息更为简单, 最令用户兴奋的是手机的功耗就会降低, 延长手机电池的使用时间。和传统的GPS终端使用相比大大缩短了人们接收信息的时间, 利用网络端传来的GPS辅助数据, 手机大概几秒钟就可以很快捕捉到GPS信号, 极大地提高定位服务的质量, 最后就是兼容的AGPS技术和GPS发挥双重功效, 使得定位技术越来越满足用户需求, 更好的适应社会攻克了GPS在城市中因为障碍而无法使用的难题。

4 A-GPS的定位计算方法

A-GPS有2种定位计算方式:MS-Based方式、MS-Assisted方式。MS-Based方式是由计算由终端完成;而MS-Assisted方式则是在网络提供的测量数据下对于2种计算方式总结出优缺点, MS-Assisted的长处在于它是在终端的辅助下完成的, 所以对终端的配置要求较低, 但其接受信息速度慢、不适合在紧急情况下使用。而MS-Based方法的优点是它的定位的速度非常快, 适合在短时间内的且连续的定位, 即使在网络断开无法使用时, 也可以通过自身实现GPS功能来定位、方便、可靠性强, 并且它不需要多么高级的网络技术, 不用太多成本。对大多数人来说, 后者是成为其计算方式的首选。

5 A-GPS的应用

GPS系统的主要就是为了利用精确的位置信息这一特性而被推广, 各行各业大多应用这一技术, 但平民百姓们对他还是很陌生的, 但自从网络运营商们聪明的将AGPRS运用到移动设备后, 通过其广告宣传、市场推广, 使得观众对这高精确度技术的了解更进一步, 这一技术被车辆及其它运输工具行业广泛运用, 是在所有的应用比例中排名第一, 人们都知道在高速路上驾车时每位司机的速度都非常快, 所以对位置的精确度要求非常高。车辆一般都安装2大类应用系统:车辆GPS跟踪系统、车辆GPS导航系统。对于那些要求高效率和高安全性的行业有了它事半功倍, 比如警车有了它可以帮助警察更快抓住罪犯, 还有押运车、救护车、火警车等任务的车辆, 这种高精度的位置服务是极其重要的;对于计程车、公交车、私家车采用AGPS定位服务, 则可以节省更多的时间;对于个人当迷失在森林, 任何一个荒芜的地方都可以让他人迅速的找到自己;对于那些不放心自家小孩的家长, 非常有必要, 家长们可以利用这种技术, 掌握自家孩子的动向, 一旦遭遇传销、歹徒分子我们可以在尽量短的时间内将孩子们营救出, 减少悲剧的发生。

6 结语

随着人类对定位业务的要求越来越高, 精准的定位也成为人们购买移动设备必考虑的条件之一。作为到目前为主定位精度最高的, 延时性短移动定位技术, 虽然还存在这一定的缺陷, 但科学是在不断进步, 人们还有无限的进步空间, A-GPS在未来的应用空间也会越来越广泛, 我国的领土面积大, 人口重大, 无疑为AGPS创造了巨大的需求市场, 所以说定位技术在我国有着美好的前途。

参考文献

[1]张光华.全球导航卫星系统辅助与增强定位技术研究[J].哈尔滨工业大学, 2013 (5) .

[2]万晓光.伪卫星组网定位技术研究[J].上海交通大学, 2011 (10) .

全球导航系统篇11

全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 又称PNT (Position、Navigation、Timing) 系统, 是指利用在太空中的导航卫星对地面、海洋和空间用户进行导航定位的一种空间导航定位技术。当今GNSS系统不仅成为各国重要的空间和信息化基础设施, 同时也成为国家综合实力的重要标志。由于GNSS在国家安全和经济建设与社会发展中扮演的重要角色, 世界主要军事大国及经济体都竞相发展独立自主的卫星导航系统。

目前全球有四大已经建成或正在建设的全球导航卫星系统:美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO和中国的COMPASS。各大系统的建设发展, 虽然极大地促进了导航定位理论与应用的变革和相关产业的发展, 但是随着应用环境的不断复杂和用户需求的不断提高, 各大系统的发展都面临着新的问题与挑战。

2 GNSS存在的主要问题

虽然近几十年来GNSS理论与技术得到了长足的发展, 但是仍然不能满足军、民用户日益提高的服务要求。本节先总结军、民用户对GNSS的服务要求, 然后指出当前GNSS存在的主要问题。

2.1 PVT精度

随着GNSS被引入到各种精细作业领域, 当前的PVT精度已经越来越难满足要求。人们迫切希望GNSS能提供更高精度的PVT解算结果。

PVT解算精度的提高受到测量误差的影响, 给出了几种主要的测量误差类型及其引入的伪距测量误差。

除以上测量误差外, 影响PVT解算精度还有星座的空间几何布局, 即通常所说的DOP, DOP越大, 对PVT精度衰减越大。以GPS为例, 根据理论仿真, GPS在全球绝大部分地区的PDOP≤4 (95%, 遮蔽角取5°) , 但是在实际应用环境中, 受地形或建筑物的遮挡, 可见卫星数明显下降, 引起DOP变大和PVT精度的降低。

PVT精度可以表示成伪距测量误差与DOP的乘积。目前民用用户得到的水平定位精度在10米以内 (95%) , 垂直定位精度在20米以内 (95%) , 授时精度约为40ns (95%) , 这一精度水平显然无法满足各类精细作业领域的精度要求。

2.2 可用性

GNSS的可用性是该系统的服务可以使用的时间的百分比, 是系统在某一指定覆盖区域内提供可以使用的导航服务的能力的标志。GNSS的可用性与某个位置、某个时刻的可见卫星数量和卫星的几何分布有关。

影响可见卫星数的因素有两个:遮蔽角和应用环境的地貌地物。一般来说, 降低遮蔽角, 可以看到更多的卫星, 但同时产生的大气延时和多径问题也会更严重。地貌地物的影响因地而异, 在一些地面高低起伏较大或高楼大厦密集的地区, 即使卫星仰角高于遮蔽角, 仍有可能接收不到卫星信号。目前, 各个GNSS系统都无法很好地单独解决这一问题。

卫星的几何分布对可用性的影响表现为空间分布的均匀性。空间分布越均匀, GNSS在覆盖区域内的可用性越一致。另外, 如果星座中存在中断服务的卫星, 也会影响空间分布的均匀性, 造成部分地区的可用性不达标。

2.3 完好性

完好性指GNSS出现故障时能及时警告用户, 以免用户被非正常工作的定位系统所误导。目前, GPS已经被批准作为美国空域内航路、终端区和非精密进近 (Non-Precision Approach, NPA) 三个飞行阶段的辅助导航系统, 在大洋航路和偏远地区可以作为主用导航系统。但是在精密进近飞行阶段, 单独的GPS还不能满足完好性要求, 从而只能继续依靠陆基导航系统的引导。

2.4 抗干扰能力

抗干扰能力一直是军事用户非常关心的GNSS性能。在导航战理论问世后, 更是把GNSS的抗干扰能力提到了战略高度。GNSS容易被干扰的原因如下:

(1) 卫星信号到达地面后功率非常小, 非常容易受到干扰。试验证明, 使用干扰功率为1W的干扰机, 在GPS 1.6GHz频带上实施调频噪声干扰, 就能使GPS接收机在22km范围内无法工作, 并且干扰功率每增加6d B, 有效干扰距离就增加1倍。

(2) GNSS信号频段和民用导航码都是公开的, 敌方就可以有目的性地产生各种干扰信号或伪信号。

(3) 接收机难以区分真信号和伪信号。

目前, GNSS受到的干扰包含潜在干扰和人为干扰。潜在干扰包括带内射频干扰、带外射频干扰和环境干扰。人为干扰主要包括转发式干扰、虚假伪码干扰、相关干扰、阻塞式干扰和压制式干扰。虽然针对以上干扰, 已经发展出了许多相应的抗干扰技术, 但是这些抗干扰技术主要集中在用户段, 从空间段和控制段出发来提高抗干扰能力的技术目前尚未成熟。

除了上述人为干扰外, 在当今多个GNSS并存的情况下, GNSS之间也会形成相互干扰, 这也是在下一步GNSS建设中需要重点考虑的问题。

2.5 弱信号下接收能力

灵敏度是用来衡量接收机能接收到多弱的GNSS信号, 它直接决定着接收机在室内、高架下、树林中等弱信号的环境下能否完成定位。弱信号环境下的GNSS接收机的设计面临以下问题:

(1) 穿过房顶、墙壁或门窗而到达室内的GNSS信号强度通常非常微弱, 很难达到接收机的捕获门限值。

(2) 虽然接收机可以通过回升相干积分时间来提高信噪比, 但是这样会损失掉首次定位所需时间 (TTFF) 。

(3) 即使微弱信号被接收机捕获, 可是接收机在较低信噪比情况下的导航电文数据比特解调会出现较高的误比特率, 因而接收机有可能根本不能成功解调出定位计算所必需的一整套卫星星历参数和卫星钟差参数, 或者需要很长的时间才能完成。

3 解决办法

3.1 优化星座布局

优化星座布局, 不仅可以降低DOP以提高PVT精度, 而且可以提高GNSS的可用性与连续性。

以GPS为例, 虽然目前有30颗在轨工作卫星, 但是由于有的卫星之间靠得太近, 其空间不理想, 在45°~60°地形坡度的山区, GPS常常被遮挡、中断。如果对这30颗卫星进行合理的空间布局, 则在相同遮挡情况下, 每天不能使用GPS定位的情况可以减少到20分钟左右。

3.2 采用更先进的卫星测轨技术

GPS III卫星都拟安装激光棱镜反射器, 这样可使GPS卫星轨道追踪成果和GPS卫星无线电信号追踪成果相互独立, 同样也可使GPS卫星的星钟差和GPS卫星的星历误差在观测数据中彼此不相关, 从而可以分别独立解算。安装激光棱镜反射器的试验已在两颗老的GPS卫星 (35号和36号) 和GLONASS卫星上进行过, 今后, GALILEO卫星也准备安装此类装置。

3.3 提高信号发射功率

提高信号发射功率能带来以下好处:帮助接收机实现快速捕获和稳定跟踪;降低导航电文的解调误比特率;缩短首次定位所需时间;提高整个系统的抗干扰能力;将目前弱信号环境变成非弱信号环境, 扩大接收机的使用范围。

除了提高整个覆盖的信号发射功率外, 还可以有针对性地提高对某一特定地区的信号发射功率, 这种功能被称为局域射频功能, 或侦察射频功能。这一方法可在局部战争中起到重要的支撑任用。

3.4 增加信号发射频段

增加信号发射频段, 不仅可以提高系统的抗干扰能力, 而且可以利用多频信号建立起更精确的电离层延时模型, 获得更小的电离层延时误差, 进而提高PVT解算精度。

增加发射频段, 也意味着可以传递更多的信息, 如时间信息或载波相位信息, 这此辅助信息可以用来提高定位速度和精度。

3.5 使用抗干扰能力更强的导航码

在当前使用的C/A码和P (Y) 码的基础上, GPS现代化计划中将播发一种新的军用码:M码。该码具有比C/A码和P (Y) 码更稳健的信号捕获方法, 同时还能提供更加安全的专用性、机密生和密钥分配。M码是自助的, 即用户可以在直接接收M码后, 完成PVT解算, 不依赖C/A码和P (Y) 码。

M码的使用将大大提高GPS的抗干扰能力, 更好地保障美军的安全使用。

3.6 发展差分增强系统

差分增强系统包含一个或多个安装在已知坐标位置点上的GNSS接收机作为基准站接收机, 通过测量计算出差分校正量, 然后将差分校正量播发给差分服务范围内的用户接收机。差分增强系统是一种提高定位精度的非常有效的方法。根据系统服务的地理范围来分, 差分增强系统分为局域和广域两大类。

局域差分系统一般是在单一基准站上计算误差, 播发的改正数为位置或者伪距误差, 作用范围约几十到几百公里。局域差分系统能显著削弱接收机间共有的、空间相关性小的误差对定位的影响。典型的局域差分系统有美国的海事差分GPS (精度达1~3m, 95%) 、LAAS (水平与竖直方向精度均达1m以内, 95%) 和联合精密进近与着陆系统 (JPALS) 。

广域差分系统包括一个基准站网, 用于精确测定卫星星历、大气层延迟和卫星时间标记之间的偏差。与局域差分系统不同的是, 广域差分系统把总伪距误差分解为各个分量, 并在整个差分覆盖区域估计各个分量。广域差分系统能够消除空间相关性大的误差因数, 改善性能与作用距离无关, 作用范围可以覆盖全球。典型的广域差分系统有美国的广域增强系统WAAS (水平和竖直精度7m, 95%) 、日本的MSAS和欧洲和EGNOS。

4 GNSS未来方案建议

4.1 空间段

未来的GNSS空间段, 应该具备以下特点:

⑴卫星轨道多样化。未来的GNSS星座, 可以尝试多种轨道的组合, 多轨道组合的优点有:便于照顾重点区域, 有助于提高系统可用性与连续性, 便于建立星间链路。

⑵网络化。星座内部的卫星通过建立星间链路, 实现信息的传递, 完成星座时间保持和精密轨道测定功能, 降低对地面控制段的依赖, 并可以进行较长时期的自主导航。

⑶协同化。GNSS系统的空间段之间可以实现协同作业, 以期获得更高的守时和测轨精度, 同时也为用户段提供更好的精度、可用性、连续性和完好性。

除以上各点外, 空间段还可以选择其他信息载体来向用户传递信息, 比如量子通信。

4.2 控制段

未来GNSS的控制段可以在以下几方面加以改进:

⑴保持对所有卫星工作状态的实时监控, 以提供更好的系统完好性。

⑵采用更先进的定轨、测轨技术, 提高的卫星位置的预报精度。

⑶采用精度更高的原子钟, 以维持更精确的系统时。