卫星导航知识

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1、交待各个系统，各个系统的简述GPS （Global Positioning System）又名导航星（NAVSTAR）,是由美国国防部控制的星基无线电 定位和标准时间传送系统。GPS计划自1973年起步，1978年首次发射卫星，1994年完成 24颗中高度圆轨道（MEO）卫星组网，共历时16年、耗资120亿美元。至今，已先后发展 了三代卫星，共发射了41颗。目前，在轨工作卫星有28颗，其中还发射成功2颗新型的 2R 型卫星，还将发射19颗，总共耗资190亿美元。计划从2003年开始部署33颗2F型卫星。GPS能在全球范围、全天候地为陆地、航海、航空和航天用户提供精确的三维位置、三 维速度和时间

2、信息。系统由三部分组成，包括空间星座（24 颗以上）部分、地面控制部分 和用户机装备部分。GPS是军民两用系统，它提供两种级别的定位服务，即利用C/A码的标 准定位服务（SPS）和利用P （Y）码的精密定位服务（PPS）。标准定位服务（SPS）对全球 用户免费开放，精密定位服务（PPS）只供已获得授权的用户使用。GPS的可用性为99.85%。 定位更新率主要取决于GPS接收机的性能，通常为120次/秒。目前GPS已广泛应用于航 空、航天、航海、陆上车辆、测绘、勘探、授时等领域。GPS的军事应用包括，各种军用卫 星、航天发射器；各种军用飞机、海面舰船、潜艇；地面军用车辆、步兵、炮兵、导弹阵地，

3、洲际导弹、巡航导弹以及精确制导炸弹。GLONASS （Global Navigation Satellite System ）是前苏联从 80 年代初开始建造，1994 年 12 月由俄罗斯建成的一种星基无线电全球导航卫星系统。它可全天候向用户提供三维位置、三 维速度以及精确的时间信息。其覆盖范围包括全球海、陆、空以及部分外层空间。现在由俄 罗斯空间局管理。GLONASS由空间段、地面段和用户机装备三部分组成。空间段由24颗卫星组成，均匀分布 在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小 时15分，轨道倾角64.8。与美国的GPS系统不同的是GLONAS

4、S系统采用频分多址（FDMA） 方式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）。 每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625k（MHz）和 L2=1,246+0.4375k（MHz）,其中k=124为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率 是相同，均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。地面跟踪站分布于前苏联境内，主控站位 于莫斯科附近。地面段完成卫星星历、历书和时钟修正信息的制备，并上行发送给各卫星。 GLONASS用户机装备接收卫星辐射的导航信号，并计算出用户的三维位置、三维速度和时 间。

5、GLONASS也提供两种级别的导航服务，民用用户只能使用调制在L1频率的民用码，水 平定位精度约为25米（2drms），军用接收机可在L1和L2上的军用码进行高精度的双频定 位，水平定位精度优于20米（2drms）。欧洲在经过几年的酝酿研究之后， 1999 年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该计划方 案由 21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，公布的卫星高度为24000千米。经概算估计， 回归轨道卫星高度应为24045千米，周期为5281010秒（或06129恒星日），每31圈 回归一次，回归周期为19个恒星日。卫星位于3个倾角为55度的轨道平面内，另加3颗覆 盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以G

6、PS和本地差分增强系统首先满足欧洲需求（估计全球 增强需要 9 颗地球静止轨道卫星），位置精度达几米。这是一种具有区域加强的全球系统。 系统计划几经挫折后，终于在2001年4月5日欧盟交通部长会议上获得批准；确定30颗 卫星总投资为35亿欧元，主要投资将由欧洲联盟、欧空局提供，并从欧洲工业界和私人投 资商集资。预计系统于2008年投入运行，运营费和维持费由私营企业组成的运营公司承担。 伽利略系统独立于GPS，频段分开，但将与GPS系统兼容和相互操作，包括时间基准和测地 坐标系统、信号结构以及两者的联合使用。根据欧委会的文件，伽利略虽是民间系统，但仍 受控使用，采取反欺骗、反滥用和反干扰措施，在

7、战时可以对敌方关闭。1994年开始立项研制，2000年 10月31日和12月21日“长征三号甲”运载火箭在西昌卫星 发射中心成功将两颗北斗一号导航定位卫星送上太空。这两颗卫星运行至今，导航定位系统 工作稳定，状态良好，取得了显著效益。2003年 5月 25日第三颗北斗一号导航定位卫星升 空。 2002 年试运行，2003年正式开通运行。目前正在建设北斗二号系统中心控制系统发出出战询问信号，经卫星转发向服务区内的所用用户广播。 距离和，定时修正量有源北斗二号卫星导航系统具有全天候、高精度、快速实时的区域性定位导航，并兼有简短数字 报文通信和授时三大功能，应用前景广阔。在军事领域以及国家经济建设中

8、必将发挥重要作 用。系统建成后，将首先满足我军对导航定位的急需，并北斗二号卫星导航系统具有全天候、 高精度、快速实时的区域性定位导航，并兼有简短数字具有巨大的民用开发潜力，可为国民 经济建设服务。在军事上，可在我国大陆、台湾、南沙及其它岛礁、中南海（渤海、黄海、东海、南海）、 日本海、太平洋部分海域及周边部分地区为我军各军兵种中低动态及静态用户提供快速定位 简短数字报文通信和授时服务。极大地改变我军长期缺乏自主有效的高精度实时定位手段的 局面，增强我军快速反应、快速机动和协同作战的定位保障能力。初步满足我军在执行训练、 演习、边海防巡逻、抢险救灾、防暴平暴和高技术局部战争等任务中对导航定位的基

9、本需求。 提高部队战斗力，产生兵力倍增器的作用，带来巨大的军事效益。其主要用途包括：1、用于部队（单兵和分队） 快速定位、引导机动、穿插迂回，迅速准确到达预定位置。2、快速确定和报告杀伤区范围及跳伞求救飞行员着陆地点，引导部队行进和救生，减少部 队伤亡。3、为火炮、雷达、电子对抗设备等武器装备提供快速定位服务，有利于机动作战和快速反 应。4、用于直升机、无人机、空降兵定位、报告、引导，使其安全、快速到达战区，为战役胜 利争取时间。5、用于重要武器装备和危险品运输中动态监控。6、用于部队机动中快速定位报告、敌我识别，便于指挥部实施指挥控制，有利于作战协同。7、用于舰船、潜艇定位报告，便于舰船集结

10、，引导航行，保障舰船安全，增强舰船巡航范 围和作战能力。8、为雷达与机动发射武器等提供高精度授时服务，可改进、提高武器性能。9、移动简短数字报文通信功能可作为通信系统的一种补充，尤其对困难地区的远距离稀疏 通信有很高的使用价值和效益。10、在抢险救灾中，作为一种摧不垮的生命线工程，快速测定并报告灾区位置，有效地保持 部队与指挥部之间的不间断联络。在民用方面，也具有广泛的应用潜力。比如在公路交通、铁路运输、海洋运输和海上作业、 公安保卫、遇险抢救、海岸缉私、巡逻搜索、有害物资与危险品监测、化学毒品与重要物资 运输、囚车与运钞车监控、资源勘察、大地测量、环境数据收集、各种灾害的预报与监测、 交通管制、指挥调度、高速通信、远距离输电以及个人旅游、娱乐等诸多方面都有着广大的 潜在用户。如能广泛应用，将产生巨大的经济和社会效益。总之，“北斗二号”卫星导航系统的应用前景是十分广阔的。套用一句形容GPS的话就是： 北斗二号系统的应用前景“仅受限于人们的想象力”。随着系统建设的不断发展，很多潜在 的应用必将被发掘出来，北斗二号卫星导航系统必将会得到越来越广泛的应用，从而产生巨 大的社会、军事和经济效益。