GPS與北斗系統(tǒng)原理與對(duì)比

1、衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)：1。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國家信息基礎(chǔ)設(shè)施。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界上發(fā)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一。衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的高科技信息產(chǎn)業(yè)，是繼通信和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三個(gè)新的信息產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)。其市場(chǎng)增長率一般會(huì)增長20%。衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為21世紀(jì)最熱門的投資和創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域之一。由中國自主開發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)美國全球定位系統(tǒng)俄羅斯GLONASS中國指南針現(xiàn)已正式開始運(yùn)行，中國的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全新的蓬勃發(fā)展階段。中國已經(jīng)成為繼美國和俄羅斯之后第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的國家?！氨倍芬惶?hào)”系統(tǒng)是我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一代衛(wèi)星定位通信系統(tǒng)。它可以為用戶提供三種服務(wù)

2、：快速定位、數(shù)字短消息通信和時(shí)間服務(wù)。北斗一號(hào)系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域覆蓋中國及周邊地區(qū)，可以保證中國的重點(diǎn)用戶在導(dǎo)航定位上不依賴美國的GPS或俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)。北斗二號(hào)系統(tǒng)將擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。這是中國自主開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。美國的全球定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，功能強(qiáng)大。開發(fā)時(shí)間長，系統(tǒng)穩(wěn)定；廣泛的應(yīng)用和成熟的接收技術(shù)。唯一的缺點(diǎn)是該系統(tǒng)不包含通信信道，該通信信道必須與其他數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)合作執(zhí)行，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性并降低了系統(tǒng)的實(shí)用性。中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)本身包含一個(gè)通信信道，定位和位置報(bào)告可以在同一個(gè)信道上完成。全球定位系統(tǒng)概述全球定位系統(tǒng)(G

3、PS)是美國導(dǎo)航之星NAVSTAR/全球定位系統(tǒng)(GPS)的縮寫，也稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，由美國國防部開發(fā)，主要滿足軍事需求。它用于地球表面和近地空間用戶(運(yùn)營商)的精確定位和速度測(cè)量，是一個(gè)全天候衛(wèi)星無線電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，作為公共時(shí)間基準(zhǔn)。全球定位系統(tǒng)的發(fā)展歷史，美國國防部(DoD)開始部署和開發(fā)全球定位系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)項(xiàng)目開始于1978年，第一顆全球定位系統(tǒng)第一區(qū)塊衛(wèi)星于1989年成功發(fā)射，新一代全球定位系統(tǒng)第二區(qū)塊衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)開始正式滿負(fù)荷運(yùn)行。這個(gè)星座有24顆導(dǎo)航衛(wèi)星。1993年，該系統(tǒng)達(dá)到了最初的工作能力(國際奧委會(huì))，全球定位系統(tǒng)的發(fā)展歷史，該系統(tǒng)達(dá)到了軍事全面工作能力(FO

4、C)。1999年，歐盟決定建造伽利略。2000年5月1日，美國國防部決定停止全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的性能下降，并提高全球定位系統(tǒng)的民用性。全球定位系統(tǒng)的建設(shè)，在20年后，花費(fèi)了100億美元。全球定位系統(tǒng)由三部分組成：第一，由衛(wèi)星廣播信號(hào)組成的空間部分；第二，控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的控制部分；3.用戶部分由各種類型的全球定位系統(tǒng)接收器組成。，全球定位系統(tǒng)的組成，全球定位系統(tǒng)的組成，24顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，20，230公里近地面環(huán)形軌道，約12小時(shí)運(yùn)行周期，6個(gè)軌道平面，33，360，55傾角，每個(gè)軌道4顆衛(wèi)星，空間段-衛(wèi)星星座，空間部分-星座，13，000公里，20，230公里，區(qū)域，太空垃圾，35，

5、420公里，同步軌道，全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星軌道，全球定位系統(tǒng)組成，控制段)，全球定位系統(tǒng)組成和用戶段的特點(diǎn)世界上任何地方都可以同時(shí)看到至少6到11顆衛(wèi)星；2.全天候天氣不受氣象條件和晝夜變化的影響；3.高精度；4.多用途；全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)特點(diǎn)。定位精度(不含服務(wù)協(xié)議)C/A代碼(服務(wù)協(xié)議): 2040米P代碼(服務(wù)協(xié)議): 10厘米速度測(cè)量精度13米/秒時(shí)間測(cè)量精度為0.1微秒。雙頻接收技術(shù)消除了電離層折射的影響。它工作在L波段L 1: 1575.2兆赫ZL 2: 1227.60兆赫導(dǎo)航戰(zhàn)。考慮到：選擇性可用性、抗硫性、全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)、與北斗一號(hào)雙星定位系統(tǒng)的區(qū)別，首先，被動(dòng)定位是由用

6、戶機(jī)自己計(jì)算的。沒有必要傳輸信號(hào)。2.沒有消息通信能力的用戶機(jī)器只有一條接收鏈路，不能雙向交換信息。3.龐大的衛(wèi)星星座和地面控制系統(tǒng)成本巨大，維護(hù)成本高，需要持續(xù)的資金投入。北斗一號(hào)導(dǎo)航定位系統(tǒng)是繼交通、能源、通信之后的基礎(chǔ)信息產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)具有重要意義?，F(xiàn)在，中國自主研發(fā)的“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已經(jīng)正式開始運(yùn)行，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全新的蓬勃發(fā)展階段?！氨倍芬惶?hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供快速定位、數(shù)字信息通信和授時(shí)服務(wù)的新型全天候區(qū)域性衛(wèi)星定位系統(tǒng)。定位定位、同步衛(wèi)星1、同步衛(wèi)星2、“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的“三球相交”定位原理，以

7、兩顆同步衛(wèi)星為球心，以衛(wèi)星與用戶接收天線的距離為半徑，形成兩個(gè)球面，兩個(gè)球面相交形成一個(gè)圓，該圓垂直于赤道面，在地球不規(guī)則球面的基礎(chǔ)上增加用戶的仰角，得到一個(gè)“放大”的不規(guī)則球面；當(dāng)一個(gè)圓與一個(gè)不規(guī)則球體相交時(shí)，會(huì)得到兩個(gè)點(diǎn)，它們分別位于北半球和北半球。北斗衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、中心站系統(tǒng)、用戶機(jī)、空間段、地面段、用戶段、E 1125223.8 N 281258.2、定位過程中，中心站通過衛(wèi)星連續(xù)廣播出站信號(hào)；用戶機(jī)器接收出站信號(hào)，并將入站信號(hào)(相當(dāng)于反射)傳輸?shù)叫l(wèi)星，衛(wèi)星再將其轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。入站信息還包括用戶機(jī)器高度信息；中心站測(cè)量信號(hào)往返時(shí)間，計(jì)算衛(wèi)星到用戶機(jī)的距離，同時(shí)解調(diào)用戶高程信息，利用三

8、球相交原理計(jì)算用戶位置；中心站將用戶位置信息添加到出站廣播消息中，并通過衛(wèi)星將其發(fā)送給用戶；用戶接收出站信號(hào)并解調(diào)定位信息。系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，主動(dòng)主動(dòng)定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)字信息通信。用戶按id號(hào)分為三類。該系統(tǒng)為通信鏈路提供一次性加密功能(保密級(jí)別)。用戶機(jī)器必須在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過身份驗(yàn)證，入站機(jī)器必須經(jīng)過身份驗(yàn)證。采用短脈沖偽碼直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對(duì)抗攔截、干擾和反輻射導(dǎo)彈。系統(tǒng)的主要功能有：(1)定位(導(dǎo)航):快速確定用戶所在點(diǎn)的地理位置，并向用戶和主管部門提供導(dǎo)航信息。(2)通信：可以實(shí)現(xiàn)用戶之間、用戶與中央控制器之間的雙向數(shù)字短消息通信，系統(tǒng)的主要指標(biāo)，快速定位(導(dǎo)航):同時(shí)向用戶和主管部門提供定

9、位和導(dǎo)航信息。定位精度：20m/100m(帶標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)/不帶標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn))。數(shù)字短消息通信：用戶與指揮中心之間最多可傳輸120個(gè)漢字或1680位的快速通信。信息速率：入站8kbps。出站16kbps定時(shí)：單向定時(shí)精度100ns，雙向定時(shí)精度20ns，系統(tǒng)其他基本指標(biāo)，衛(wèi)星覆蓋范圍：東經(jīng)70度145度北緯5度55度系統(tǒng)容量：540，000用戶重疊入站信號(hào)分辨率0.7微秒系統(tǒng)出站容量300用戶/秒，用戶機(jī)分類可根據(jù)用途分為定位通信型、通信型、定時(shí)型、OEM特殊型和命令型。根據(jù)裝載方式，可分為手持、車載、船載和機(jī)載等。根據(jù)用戶的使用級(jí)別，可分為軍用1級(jí)、軍用2級(jí)和民用。中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)概況，(1

10、)GEO MEO或IGSO，(2)無源定位，(3)保持和加強(qiáng)短消息功能，(4)與北斗一號(hào)兼容，(5)跨越式發(fā)展，(6)存在許多技術(shù)和管理問題，(4)車輛管理組網(wǎng)方案，全球定位系統(tǒng)GSM，優(yōu)勢(shì)：1 .用戶設(shè)備便宜、成熟、可靠；2.全球定位系統(tǒng)在城市環(huán)境中高度可用；3.系統(tǒng)集成方案成熟且應(yīng)用廣泛；4.用戶容量和服務(wù)頻率不受限制；5.網(wǎng)絡(luò)接入程序簡單，只需要申請(qǐng)GSM服務(wù)id(即手機(jī)號(hào)碼)和全球定位系統(tǒng)GSM；缺點(diǎn)：1 .在手機(jī)GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的地區(qū)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)故障。指控中心失去了目標(biāo)。2.當(dāng)傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，GSM信道的性能很差。全球定位系統(tǒng)GPRS有以下優(yōu)點(diǎn)：1 .信息傳輸速度和容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)。2.2的優(yōu)點(diǎn)。GPSGSM都有缺點(diǎn)：1 .用戶設(shè)備的成本在上升，服務(wù)成本也在上升。2.在手機(jī)GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的同一個(gè)區(qū)域，系統(tǒng)出現(xiàn)故障。北斗一號(hào)