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全球四大卫星导航系统对比

2013-06-30 12:04:04 来源: 新浪科技
聊聊
    2011年12月27日,中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务,这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。在此之前,美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时,欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。
 
  四大卫星导航系统各有优势,详情如下:
 
GPS:成熟
  美国“全球定位系统”(GPS),是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月,由24颗卫星组成的导航“星座”部署完毕,标志着GPS正式建成。
  GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit),1958年研制,1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。然而,子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
  为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划,并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,这是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划,这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道,该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号,其强大的功能,当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位,空军的计划能供提供高动态服务,然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的,所以1973年美国国防部将2者合二为一,并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导,还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多,包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
  最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了,该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星,地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样,粗码精度可达100m,精码精度为10m。由于预算压缩,GPS计划不得不减少卫星发射数量,改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上,然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改:21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。
  GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。
 
中国北斗:互动 开放
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
      2012年12月27日,北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布,北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。
2013年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开,正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。
 
欧盟伽利略:精准
      伽利略计划,实际上是一个欧洲的全球导航服务计划。它是世界上笫一个专门为民用目的设计的全球性卫星导航定位系统,与现在普遍使用的GPS相比,它将更显先进、更加有效、更为可靠。它的总体思路具有四大特点:自成独立体系;能与其它的GNSS系统兼容互动;具备先进性和竞争能力;公开进行国际合作。欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统,按照规划伽利略计划将耗资约27亿美元,系统由30颗卫星组成,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星。卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。
 
 
俄罗斯格洛纳斯:抗干扰能力强
    格洛纳斯(GLONASS),是俄语“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的缩写。格洛纳斯卫星导航系统作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统和中国的北斗卫星导航系统。
该系统最早开发于苏联时期,后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。该系统于2007年开始运营,当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年,其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。
    “格洛纳斯”导航系统目前在轨运行的卫星已达30颗,俄航天部门计划2014年内再发射3颗 。