簡述全球四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)

劉詩元　杜佳慧

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)也越來越成熟，并服務(wù)于國家的安全以及人們的生活。本文對衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行了淺析，分析并討論了美國GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)以及歐盟伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)和中國北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，并對衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展前景作出了美好展望。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)； GPS；北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)

1.引言

GPS是人人都熟悉的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，智能手機(jī)上幾乎全部都具有GPS定位功能。但是目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及衛(wèi)星定位技術(shù)的深入研究，越來越多的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)都隨之興起，全球的衛(wèi)星定位導(dǎo)航體系也有了全新的稱謂，即GNSS（Global Navigation Satellite System）。目前，在衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域當(dāng)中，最惹人注目的莫過于由美國所研發(fā)的GPS全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)了。另外，由俄羅斯研發(fā)的格洛納斯定位導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)也比較受人關(guān)注，由歐盟國家研發(fā)的伽利略衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)也一度興起，另外就是由我國自主研發(fā)的北斗定位導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。這四種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以說是全球四大衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

2.美國GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)

目前市場上應(yīng)用最成熟的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)就是GPS全球定位系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)是由美國在上世紀(jì)七十年代所開始研制的一種定位系統(tǒng)，研發(fā)時間共計二十年，投入的資金達(dá)到200億美元。GPS系統(tǒng)于1994年開始建成，屬于新生代的衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)利用導(dǎo)航衛(wèi)星來完成時間和距離的測量工作，并且同時具有在海陸空全方位的、實時的定位與導(dǎo)航的功能。GPS系統(tǒng)是美國在阿波羅登月計劃淤積航天飛機(jī)計劃之后作出的第三大的航天工程。眼下，GPS系統(tǒng)已經(jīng)與每個人的生活息息相關(guān)，人們出行離不開全球的定位與導(dǎo)航，GPS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為了全球范圍以內(nèi)最成熟并且應(yīng)用最多的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)了。GPS系統(tǒng)可以說是全球應(yīng)用最多，最為使用也是應(yīng)用最為廣泛的全球的一個精密導(dǎo)航系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)以及調(diào)度系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)由三大部分組成，分別是：空間系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)以及用戶系統(tǒng)。其空間系統(tǒng)是由二十一顆工作共性以及三顆備用衛(wèi)星組成，均分布在距離地球表面20200km高的六個軌道平面之上，其運行周期為十二個小時。在地球上的任何一個地點，都能夠同時觀測到四顆或者四顆以上的衛(wèi)星。其地面控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的是衛(wèi)星的運行控制以及衛(wèi)星的軌道測量。其用戶系統(tǒng)主要是多種多樣的GPS接收機(jī)，用途各異，通過對衛(wèi)星廣播信號進(jìn)行監(jiān)測來獲取位置信息，并且其用戶系統(tǒng)的數(shù)量可以使沒有上限的。GPS系統(tǒng)的精確度以及穩(wěn)定性都比較理想，同時美國利用GPS系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)都獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，這也使得許多國家都開始自主研發(fā)其自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2.歐盟伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)

伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由歐洲自主研制的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)的總投資達(dá)到35億歐元，是一項獨立的民用的全球定位衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)為人們提供了較高的精度以及較高的可靠性，其定位功能是完全非軍方控制和管理的，能夠覆蓋全球進(jìn)行導(dǎo)航和定位。伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航地位系統(tǒng)于2008年前投入使用，共發(fā)射了三十顆衛(wèi)星，其中二十七顆為工作衛(wèi)星，另外三顆為備用衛(wèi)星。衛(wèi)星的高度為24126公里，其衛(wèi)星位于傾斜角度為56度的三個軌道平面以內(nèi)。伽利略衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)還有兩個地面控制中心系統(tǒng)。相比于美國的GPS系統(tǒng)，伽利略系統(tǒng)有以下幾方面的優(yōu)點：第一，伽利略系統(tǒng)的衛(wèi)星覆蓋面積可以達(dá)到GPS系統(tǒng)覆蓋面積的二倍，因此，該衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)所服務(wù)的人群數(shù)量跟多；其次，伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)的地面定位誤差小于1米，該系統(tǒng)的精確度能夠達(dá)到GPS系統(tǒng)精確度的五倍以上。用通俗的話來講就是：GPS系統(tǒng)能夠定位到街道，但是伽利略系統(tǒng)卻能夠定位到車庫的大門；另外，伽利略衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)還能夠工作于多種頻段當(dāng)中，在民用領(lǐng)域以內(nèi)相比于GPS系統(tǒng)而言，在經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)勢明顯，并且更加透明化和開放化。

3.中國北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)

中國始終沒有放棄過自主研制衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的工作。于2003年5月25日，中國成功發(fā)射了第三顆“北斗一號”定位導(dǎo)航衛(wèi)星，與前兩顆“北斗一號”工作星共同組成了一個完整的北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，并且能夠確保全天候和全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航的實時信息。北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的完整建立，標(biāo)志著我國成為了一個繼美國GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)以及前蘇聯(lián)的全球定位導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）之后的，位于世界上第三位的擁有自己獨立的完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。我國的“北斗一號”衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是“雙星快速定位導(dǎo)航系統(tǒng)”，北斗一號定位導(dǎo)航系統(tǒng)的特點在于：組成整個定位導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量很少，只有三顆衛(wèi)星、整體系統(tǒng)的用戶終端的設(shè)備組成比較簡單、所有的復(fù)雜程序全部集中在了地面中的處理站當(dāng)中。我國的“北斗一號”衛(wèi)星系統(tǒng)是利用了地球同步衛(wèi)星來進(jìn)行快速的定位操作，以及剪短的數(shù)字通信功能以及實時服務(wù)功能。北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)的主要功能表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）定位功能：北斗一號衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)能夠快速的確定用戶所在的位置以及地理信息等，并能夠向用戶以及其主管的部門快速并且精確的提供定位以及導(dǎo)航的信息；

（2）通訊功能：北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠為用戶與用戶之間以及用戶與控制中心之間提供雙向短數(shù)字報文通信服務(wù)；

（3）授時功能：北斗一號衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠向中心控制系統(tǒng)提供定時的播發(fā)授時信息，并且能夠為定時用戶提供時延修正值。

“北斗一號”衛(wèi)星定位系統(tǒng)所覆蓋的面積范圍為北緯5度至北緯55度，東經(jīng)70度至東經(jīng)140度之間的地區(qū)。該系統(tǒng)的定位精確度是水平精度為100m，設(shè)立標(biāo)校站之后精度為20m。該系統(tǒng)的工作頻率為2491.75MHz，該系統(tǒng)所能夠容納的用戶數(shù)量為540000戶每小時。我國目前正在完善“北斗二號”定位導(dǎo)航衛(wèi)星體統(tǒng)，“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)可以說是世界范圍內(nèi)的第一個區(qū)域性的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)與其他全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)相比較，能夠在非常短的時間以內(nèi)快速建立成功，并且能夠經(jīng)濟(jì)性的為核心區(qū)域提供服務(wù)，完美的符合我國的基本國情。整體來講，“北斗”定位導(dǎo)航系統(tǒng)的擁有衛(wèi)星工程成本投資低、運行周期短、雙向數(shù)據(jù)通信功能于定位導(dǎo)航功能和精密授時功能集于一體的獨特優(yōu)點。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為我國的國家安全的保障發(fā)揮了其重要作用，同時也服務(wù)于我國的社會經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，能夠廣泛的服務(wù)于公路交通、海上作業(yè)以及環(huán)境監(jiān)測等等多種行業(yè)。

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)能夠為人類帶來巨大的利益，也是重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施。對維護(hù)國家的安全等都起到了重要的作用，同時也能夠方便人們的生活，未來仍有很大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛敏.GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡介[J].陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2010，20（1）：6-10.

作者簡介：

杜佳慧（1997.03.08-） 女，漢族，新疆省伊寧縣，身份證號：654121199703080047，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)

劉詩元（1997.05.14-）女，漢族，河南省鞏縣，身份證號：410311199705144526，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)