北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其它衛(wèi)星系統(tǒng)簡介

摘 要：本文主要介紹了北斗、GPS、伽利略、格洛納斯四種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的各自特點及主要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GNSS GPS 北斗 伽利略 格洛納斯

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0027-01

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System）是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與美國GPS、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、歐盟伽利略（GALILEO）系統(tǒng)并稱全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，英文簡稱GNSS[2]。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，包括開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種方式。開放服務(wù)是向全球免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns。授權(quán)服務(wù)是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶，提供定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。2011年12月27日起，開始向中國及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導(dǎo)航定位和授時服務(wù)。中國以后生產(chǎn)定位服務(wù)設(shè)備的產(chǎn)商，都將會提供對GPS和北斗系統(tǒng)的支持，會提高定位的精確度。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左右，系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時以及短報文通信服務(wù)能力；2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)特色

北斗導(dǎo)航終端與GPS、“伽利略”和“格洛納斯”相比，優(yōu)勢在于短信服務(wù)和導(dǎo)航結(jié)合，增加了通訊功能；北斗系統(tǒng)用戶終端具有雙向報文通信功能，可以達到一次傳送多達120個漢字的信息。向全世界提供的服務(wù)都是免費的，在提供無源定位導(dǎo)航和授時等服務(wù)時，用戶數(shù)量沒有限制，且與GPS兼容；北斗的用戶終端實際是具有收發(fā)功能，而GPS只具有接收功能，它通過接收才知道位置，而北斗是具有收發(fā)功能，它的定位需要發(fā)射然后再得到位置，同時它的位置可能傳給你也可以傳給關(guān)心你的人，實際上北斗是具有一個定位和通信雙重功能的設(shè)備。特別適合集團用戶大范圍監(jiān)控與管理，以及無依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。

3 其它三種導(dǎo)航系統(tǒng)簡介

3.1 GPS

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星；地面上的1個主控站、3個數(shù)據(jù)注入站和5個監(jiān)測站及作為用戶端的GPS接收機[3]。

全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。

3.2 伽利略

伽利略定位系統(tǒng)（Galileo Positioning System），是歐盟一個正在建造中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。伽利略系統(tǒng)是世界上第一個基于民用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，投入運行后，全球的用戶將使用多制式的接收機，獲得更多的導(dǎo)航定位衛(wèi)星的信號。

伽利略系統(tǒng)可以發(fā)送實時的高精度定位信息，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所沒有的，同時伽利略系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況下提供服務(wù)，如果失敗也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。伽利略系統(tǒng)考慮將與GPS、GLONASS的導(dǎo)航信號一起組成復(fù)合型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，因此用戶接收機將是多用途、兼容性接收機。

3.3 格洛納斯

格洛納斯GLONAS是“GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的縮寫。最早開發(fā)于蘇聯(lián)時期，后由俄羅斯繼續(xù)該計劃。格洛納斯的正式組網(wǎng)比GPS還早，不過蘇聯(lián)的解體讓格洛納斯受到很大影響，正常運行衛(wèi)星數(shù)量大減，甚至無法為為俄羅斯本土提供全面導(dǎo)航服務(wù)，更不要說和GPS競爭。到了21世紀初隨著俄羅斯經(jīng)濟的好轉(zhuǎn)，格洛納斯也開始恢復(fù)元氣，推出了格洛納斯-M和更現(xiàn)代化的格洛納斯-K衛(wèi)星更新星座。該系統(tǒng)在軌衛(wèi)星群已有28顆衛(wèi)星，達到了設(shè)計水平[1]。隨著地面設(shè)施的發(fā)展，格洛納斯系統(tǒng)預(yù)計將在2015年完全建成。屆時，其定位和導(dǎo)航誤差范圍將從目前的5～6 m縮小為1 m左右，就精度而言該系統(tǒng)將處于全球領(lǐng)先地位。

4 未來發(fā)展

4.1 GPS獨占鰲頭

捷足先登是成功的第一步，GPS在這方面遙遙領(lǐng)先。GPS具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS能覆蓋全球，用戶數(shù)量不受限制。其所發(fā)射的信號編碼有精碼與粗碼。精碼保密，主要提供給本國和盟國的軍事用戶使用；粗碼提供給本國民用和全世界使用。GPS系統(tǒng)能夠連續(xù)、適時、隱蔽地定位，用戶不發(fā)射任何電磁信號，只要接受衛(wèi)星導(dǎo)航信號即可定位，所以可全天候晝夜作業(yè)，隱蔽性好。目前看，還沒有哪個系統(tǒng)能挑戰(zhàn)GPS的霸主地位。

4.2 GLONASS不甘落后

隨著俄羅斯經(jīng)濟的好轉(zhuǎn)，政府在政策和資金方面給予了GLONASS充分的支持。同時，俄羅斯還要與各國開展廣泛的軍事政治合作和軍事技術(shù)合作，與歐盟、印度等國簽署格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的使用協(xié)定，把俄羅斯的衛(wèi)星信號傳播到世界各地，爭取與美國的GPS信號“平分秋色”。這是當前俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一個主要發(fā)展方向。

4.3 伽利略一波三折

伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的建立原計劃于2007年底之前完成，2008年投入使用，后因資金等問題推遲。2010年1月7日，歐盟委員會稱，歐盟的伽利略定位系統(tǒng)將從2014年起投入運營。但是從目前來看，伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展仍然非常緩慢。

北斗二號橫空出世，不僅使歐洲伽利略系統(tǒng)準備與美國GPS一爭高下的愿望大打折扣，也沖淡了伽利略未來的市場前景。按照國際電信聯(lián)盟通用的程序，中國已經(jīng)向該組織通報了準備使用的衛(wèi)星發(fā)射頻率，這一頻率正好是歐洲“伽利略”系統(tǒng)準備用于“公共管理服務(wù)”的頻率。按照“誰先使用誰先得”的國際法原則，中國和歐盟成了此頻率的競爭者。然而，中國在2009年發(fā)射三顆“北斗”二代衛(wèi)星，正式啟用該頻率，而歐盟連預(yù)定的三顆實驗衛(wèi)星都沒有射齊，從而失去對頻率的所有權(quán)。

4.4 北斗迎頭趕上

我國衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)相對美、俄起步晚，研究力量相對薄弱，需要下大力氣縮短這方面差距，支撐北斗系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。目前北斗衛(wèi)星設(shè)計已經(jīng)達到國外導(dǎo)航衛(wèi)星水平，在未來發(fā)展中要不斷自主創(chuàng)新，爭取在國際導(dǎo)航衛(wèi)星研制領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。兼容互操作是全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要供應(yīng)商達成的共識，我們也要致力于推進全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)兼容互操作進程。

面向未來，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要持續(xù)的發(fā)展建設(shè)，以滿足用戶更高的使用要求，需要國家持續(xù)的經(jīng)費投入、人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)推廣，以確保我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在未來發(fā)展與國際競爭中處于不敗之地。

參考文獻

[1] 柴霖.GLONASS的最新進展及可用性分析[J].電訊技術(shù)，2007（4）.

[2] 劉基余.GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的新發(fā)展[J].遙測遙控，2010（2）.

[3] 徐紹銓.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢大學(xué)出版社，2008（7）.