GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)的論述

GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)的論述一、根本介紹GPS數(shù)量：由２４顆衛(wèi)星組成。軌道：高度約２０２００公里，分布在６條交點(diǎn)互隔６０度的軌道面上。精度：約為１０米。用途：軍民兩用。進(jìn)展：１９９３年全部建成，正在試驗(yàn)其次代衛(wèi)星系統(tǒng)，打算放射２０顆。GLONASS數(shù)量：２４顆衛(wèi)星組成；精度：１０米左右；用途：軍民兩用；進(jìn)展：目前已有１７顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，打算２００８年全部部署到位。GALILEO數(shù)量：３０顆中高度圓軌道衛(wèi)星組成，２７顆為工作衛(wèi)星，３顆為候補(bǔ)；軌道：高度為２４１２６公里，位于３個(gè)傾角為５６度的軌道平面內(nèi)；精度：最高精度小于１米；用途：主要為民用；。BDS數(shù)量：３顆衛(wèi)星組成，２顆為工作衛(wèi)星，１顆為備用衛(wèi)星；用途：軍民兩用；進(jìn)展：前兩顆分別于２０００年和２００３年放射成功。二、系統(tǒng)組成空間局部GPS：GPS24顆衛(wèi)星組成(21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星〕，它位于距20220km6個(gè)軌道面上(4顆),55°。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，GPS的衛(wèi)星由于大氣摩擦等問題；隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)漸漸降低GLONASS：GLONASS24213顆備38H=19000km，運(yùn)行周期T=11h15mini=64.8°。GALILEO：如以下圖所示，30顆中軌道衛(wèi)星〔MEO〕Galileo的空間衛(wèi)星星座。衛(wèi)23616km3個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道上有10顆，其中包括一5614h22min，這樣的布設(shè)可以滿足全球無縫隙導(dǎo)航定位。衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命為20年，每顆衛(wèi)星都將搭載導(dǎo)航載荷和一臺搜救56顆衛(wèi)星同時(shí)送入軌道?？梢詽M足放射任務(wù)的運(yùn)載火箭有Ariane-5、Soyue等。380°的備份衛(wèi)星，可在某工作衛(wèi)星失效時(shí)予以接替。地面局部GPS：地面掌握局部由一個(gè)主控站,53裝有周密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到全部可見衛(wèi)星的接收機(jī)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過初步處理后,數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù),3,把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入實(shí)行每顆GPS衛(wèi)星每天一次的方式,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)展最終的注入。假設(shè)某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間,但導(dǎo)航精度會(huì)漸漸降低。GLONASS：GLONASS〔GCS〕完成，該體系包括：一個(gè)系統(tǒng)掌握中心〔Golitsyno-2,莫斯科地區(qū)〕和幾個(gè)分布于俄羅斯大部地區(qū)的指揮跟蹤臺站〔CTS〕。這些臺站主要用來跟蹤GLONASSSCC姿勢，并準(zhǔn)時(shí)更每個(gè)衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，這些更信息再通過跟蹤臺站CTS傳到各個(gè)衛(wèi)星。GALILEO：地面掌握局部的兩大功能包括導(dǎo)航掌握與星座維護(hù)以及完好性監(jiān)控。地面掌握局部的構(gòu)成如下：兩個(gè)掌握中心〔GCC〕。兩個(gè)掌握中心是地面掌握局部的核心，分別位于法國和意大利。GCC的功能是：掌握星座，保證衛(wèi)星原子鐘的同步，完好性信號的處理，監(jiān)控衛(wèi)星及由它們供給的效勞還有內(nèi)部及外部數(shù)據(jù)的處理GCC由軌道同步與處理設(shè)準(zhǔn)確授時(shí)設(shè)施〔PTF〕，完好性處理設(shè)施〔IPF〕，任務(wù)掌握設(shè)施 〔MCF〕，衛(wèi)星掌握設(shè)施〔SCF〕，效勞產(chǎn)品設(shè)施〔SPF〕設(shè)施組成。GALILEO上行鏈路站〔GUS〕。來回于衛(wèi)星的數(shù)據(jù)將通過GALILEO上行鏈路GUS都綜合了一個(gè)TT&CMUSTT&C站上行鏈路通過S波段放射，MUS通過C波段放射。GALILEO監(jiān)測站〔GSS〕GSS網(wǎng)絡(luò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航信息〔SIS〕，并且檢測衛(wèi)星導(dǎo)航信號的質(zhì)量，以及氣象和其他所要求的環(huán)境信息。這些站收到的信息將通過GALILEO通信網(wǎng)〔GCN〕中繼傳輸至兩個(gè)GCC。完好性信息是GALILEO與其他GNSS系統(tǒng)的主要區(qū)分。GALILEO全球通信網(wǎng)絡(luò)。利用地面和VSAT衛(wèi)星鏈路，把全部地面站和地面設(shè)施連接起來。BDS數(shù)。用戶局部GPS：用戶設(shè)備局部即GPS信號接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按肯定衛(wèi)星截止角測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。依據(jù)這地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPSGPS接收機(jī)的構(gòu)造分為天線單元和接收單元RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)喪失。目前各種類型的接收機(jī)體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。GLONASS：到1995年為止，俄羅斯已研制了兩代用戶設(shè)備〔UE〕。第一代接收機(jī)只能用GLONASS來工作，與西方的同類GPS接收機(jī)相比，它偏大和偏重，有三種根本1通道、24通道接收機(jī)。其次代接收機(jī)是5通道、612通道設(shè)計(jì)，承受了大規(guī)模集成電路和數(shù)字處理技術(shù)，而且民用承受機(jī)可用GPS和GLONASS兩種系統(tǒng)來工作GALILEO：用戶接收機(jī)及終端，其根本功能使在用戶段實(shí)現(xiàn)Galileo系統(tǒng)所供給的各種衛(wèi)星無線導(dǎo)航效勞，它應(yīng)具備以下功能：直接接收GalileoSIS信號；擁有與區(qū)域和局域設(shè)施局部所供給效勞的接口；能與其他定位導(dǎo)航系統(tǒng)〔例如GPS〕及通信系統(tǒng)〔例如UMTS〕互操作。另外，Galileo接收機(jī)還具有通過集成標(biāo)準(zhǔn)化微芯片來實(shí)現(xiàn)其他功能的技術(shù)潛力。例如，實(shí)現(xiàn)以下功能：將Galileo微型終端集成進(jìn)入移動(dòng)，使之具備定位導(dǎo)航功能；集成航空導(dǎo)航功能，使之應(yīng)用于飛行器試驗(yàn)；集成進(jìn)入車載導(dǎo)航平臺，向駕駛員供給定位與交通監(jiān)測效勞。Galileo2022年Galileo系統(tǒng)正式建成并進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行之前，其體系界都還可能有所更。Galileo作為世界上第一個(gè)全球民用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，將對將來世界科技、經(jīng)濟(jì)進(jìn)展產(chǎn)生重大影響，因而跟蹤了解Galileo系統(tǒng)，對于我國將來更好地應(yīng)用該系統(tǒng)，進(jìn)展我國的科技與國民經(jīng)濟(jì)有著重要的意義。BDS：用戶段端也就是用戶的終端，北斗可以同時(shí)兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)。三、定位原理GPS：利用GPS進(jìn)展定位的根本原理是空間前方交會(huì)〔如圖〕，即以GPS衛(wèi)星和用戶〔或距離差用戶接收機(jī)所對應(yīng)的點(diǎn)位，即待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)〔X，Y，Z〕。GPS定位的關(guān)鍵是測定用戶接收機(jī)天線至GPS衛(wèi)星之間的距離，分偽距測量和載波相位測量兩種。GLONASS：GLONASS定位的原理是距離交會(huì)。GLONASS衛(wèi)星在任一時(shí)刻的位置可34顆衛(wèi)星的信號。GLONASS衛(wèi)星同時(shí)放射粗碼〔C/A碼〕和精碼〔P碼〕，C/A碼用于向民間供給標(biāo)準(zhǔn)定位，而P碼用于俄羅斯軍方高精度定位或科學(xué)爭論。GALILEO：被動(dòng)式，有源無線電測距定位技術(shù)。BDS：在空間中假設(shè)已經(jīng)確定A、B、C三點(diǎn)的空間位置，且第四點(diǎn)D到上述三點(diǎn)的距離皆的狀況下，即可以確定D的空間位置，原理如下：由于A點(diǎn)位置和AD間距離DA為圓心、AD為半徑的圓球外表，依據(jù)此方法又可以得到以B、C為圓心的另兩個(gè)圓球，即D點(diǎn)肯定在這三個(gè)圓球的交匯點(diǎn)上，即三球交匯定位。北斗的試驗(yàn)系統(tǒng)和正式系統(tǒng)的定位都依靠此原理。四、特點(diǎn)GPS：GPS導(dǎo)航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)著稱GLONASS：GLONASS與GPS有很多不同之處：一是衛(wèi)星放射頻率不同。GPS的衛(wèi)星信號承受碼分多址體制，每顆衛(wèi)星的信號頻率和調(diào)制方式一樣，不同衛(wèi)星的信號靠不同的偽碼區(qū)分。而GLONASS承受頻分多址體制，衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分，每組頻率的偽隨機(jī)碼一樣。由于衛(wèi)星放射的載波頻率不同，GLONASS可以防止整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)被敵方干擾，因而，具GPS〔WGS-8GLONASS使用前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系〔PE-90〕。三是時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)不同。GPS系統(tǒng)時(shí)與世界協(xié)調(diào)時(shí)相關(guān)聯(lián)，GLONASS則與莫斯科標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相關(guān)聯(lián)。GALILEO：全天候、全球無縫掩蓋獨(dú)立于美國，受歐洲掌握的民用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位精度高于其它導(dǎo)航星座導(dǎo)航定位效勞多樣性具有地面與衛(wèi)星通信力量，供給救援和搜尋效勞系統(tǒng)開放性系統(tǒng)治理民間性BDS的。比方沙漠、草原等地方，手機(jī)無法使用，北斗的這些特點(diǎn)就能發(fā)揮重要作用2022可見衛(wèi)星，可支持更長的連續(xù)觀測時(shí)間和更高精度。五、進(jìn)呈現(xiàn)狀GPS：當(dāng)前，GPS產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國際上八大無線產(chǎn)業(yè)之一，也是目前世界上進(jìn)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，世界各國都在瞄準(zhǔn)這一巨大市場。從產(chǎn)品構(gòu)造上看，當(dāng)前GPS應(yīng)用市場最紅火的是車輛導(dǎo)航、消費(fèi)產(chǎn)品和跟蹤監(jiān)控，尤其以車輛導(dǎo)航所占份額為最多。2022年，全球車40GPS35.4％左右。2022年底，在日本裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛保有量超過了700萬臺。2022年日本的車載GPS導(dǎo)航儀產(chǎn)量，到達(dá)30033．32022200是每年都以翻一番的速度增長。為了能使GPS更好地滿足軍事、民間和商業(yè)用戶不斷增長的應(yīng)用需求，美國打算用先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)和完善GPS系統(tǒng)。GLONASS：Glonass-K，Glonass系統(tǒng)將與GPS不相上下，用戶可以使用兩套系統(tǒng)。系統(tǒng)目前使用的衛(wèi)星為兩種型號衛(wèi)星——Glonass衛(wèi)星與其升級型號Glonass-MGlonass-M有先進(jìn)的天線饋電系統(tǒng)，并為民用客戶增加了一個(gè)額外的導(dǎo)航頻率。Glonass系統(tǒng)為軍民兩用而設(shè)計(jì)，可使用戶實(shí)時(shí)標(biāo)明位置。在2022聯(lián)邦預(yù)算中共安排給Glonass3.8億美元，2022年則為1.81億美元。GALILEO：伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是歐盟和歐洲空間局正在建設(shè)中的工程，以天文學(xué)家伽利略的名字命名，初衷是為歐洲國家供給一個(gè)獨(dú)立于美國GPS和俄羅斯格洛納斯之外的高精度定位導(dǎo)航系統(tǒng)，使歐盟在衛(wèi)星導(dǎo)航問題上擺脫對美國和俄羅斯的依靠，實(shí)現(xiàn)自主獨(dú)立。伽利略系統(tǒng)的技術(shù)水平將高于GPS和格洛納斯。比方，其精度甚至可以到達(dá)一米級別。伽利略系統(tǒng)分為根本版和高精度版，前者將是免費(fèi)的，后者則供給應(yīng)付費(fèi)的商業(yè)用戶以及用于軍事用途，該系統(tǒng)在極端狀況下，會(huì)由于軍事緣由而對某些用戶關(guān)閉。2022年5月，歐盟和歐洲空間局正式批準(zhǔn)伽利略工程第一階段，最初估量2022年開頭運(yùn)行，但這一日期已被屢次推遲?，F(xiàn)在的打算是2022年全部建成。77200多億歐元。假設(shè)資金問題沒有得到徹底解決，伽利略系統(tǒng)的全面建成時(shí)間還有可能會(huì)連續(xù)推遲。BDS：2022年以來，我國已成功放射了3顆“北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星”建成北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)具備在中國及其周邊地區(qū)范圍內(nèi)的定位、授時(shí)和GPS廣域差分功能，并已在測繪、電信、水利、交通運(yùn)輸、漁業(yè)、勘探、森林防火和國家安全等諸多領(lǐng)域逐步發(fā)揮重要作用。2022年,中國政府發(fā)表了《中國的航天》白皮書，特別提到了完善“北斗”導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星系統(tǒng)，啟動(dòng)并實(shí)施“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)打算。進(jìn)展衛(wèi)星導(dǎo)航、定位與授時(shí)的自主應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品，建立標(biāo)準(zhǔn)的、與衛(wèi)星導(dǎo)航定位相關(guān)的位置效勞支撐系統(tǒng)、群眾化應(yīng)用系列終端擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域和市場。通過“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化”等重大工程工程的實(shí)施，利用國內(nèi)外導(dǎo)航定位衛(wèi)星，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用與效勞方面取得長足進(jìn)步目前，我國其次代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已開頭正式立項(xiàng)建設(shè)，并列入國家重點(diǎn)建設(shè)工程。 在建的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面運(yùn)控系統(tǒng)和用戶應(yīng)用系統(tǒng)三大局部組成。由5顆靜止地球軌道(GEO)衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，供給兩種效勞方式，即開放效勞和授權(quán)