GPS与北斗伪距单点定位性能对比分析_安向东

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北斗系统与GPS应用比较分析

第４期
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图１北斗系统单频信号定位精度
第３卷第４期７
２１０２年８月
全球定位系统
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北斗系统与ＧＰＳ应用比较分析
周兵陈向东，齐乐，赵
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基于北斗系统与GPS系统性能的对比分析

￣２０２０年系统完全建成，可实现最多１２０个（格洛纳斯）系统、中国ＣＮＳＳ系统、欧洲Ｇａｌｉｌｅｏ（伽利略）系个汉字短报文信息，这一功能在２００８奥运会中已见成效，特别是在汶川统。此外，还有一些加强系统，如美国的ＷＡＡＳ等。在中国市场上字的通信。ＣＮＳＳ系统全力保障救灾部亍动，经受了考验，显使用的导航系统主要是ＧＰＳ系统和中国ＣＮＳＳ系统，他们在各个抗震救灾中，领域发挥着重要的作用，性能上也各有千秋。
扩建后的 “ ￣ｔ－－” －系统主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全方位于主控站的参与形成了很强抗干扰能力。ＰＳ系统相同，采用无源定位原理，用户只需接受即可定位，的导航服务。ＧＰＳ系统于７０年代正式开通使用，经过２０余年的同Ｇ
于２００７年实验使用。至２０１２年ｌＯ月共建立了ｌ６颗星，系统形成了
导引船只顺利通过飘满浮冰的航道。最后，北斗卫星导航系统优势是它的开放性。开放服务是
测速和授时服务，且在提供无源定位和东至日本，西至印度东部，南至澳大利亚，北至蒙古国亚太区域向全球免费提供定位、与ＧＰＳ兼容，特别适合集团用户及定位、授时和通信与一体的服务。预计２０２０年，实现３５颗星的授时服务时用户数量没有限制、
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基于北斗系统与ＧＰＳ系统性能的对比分析
王明哗袁凯（空军大连通信士官学校信息网络系／无线系，辽宁大连１１６６００）

北斗卫星定位系统与GPS定位系统的区别

生活中的常识，希望对您有帮助！北斗卫星定位系统与GPS定位系统的区别
导读：本文是关于生活中常识的，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。

如今汽车导航与定位离不开卫星定位系统，下面小编给大家讲讲北斗卫星定位系统与GPS定位系统的区别。

操作方法GPS卫星定位系统是由美国建立并完善的，经过许多年的发展，GPS 几乎可以覆盖全世界，GPS卫星定位系统面向全球免费开放。

北斗卫星定位系统是由我国独立自主研制的一款卫星定位系统，由于起步较晚，还没有达到覆盖全球的能力。

我国的导航定位卫星一开始想和欧洲国家一起建立，但是欧洲国家防备中国，不愿透漏核心机密，我国一气之下便开始了自己的导航卫星的研制与发射。

北斗卫星定位系统在定位精度上丝毫不输GPS定位系统，这也是国人引以为傲的一件事情，民用定位系统定位精度在0.5米左右。

感谢阅读，希望能帮助您！
生活经验知识分享。

GPS与北斗导航系统的差异与应用价值分析

GPS与北斗导航系统的差异与应用价值分析GPS（全球定位系统）和北斗导航系统是如今世界上两种最常用的卫星导航系统。

这两个系统在功能和技术方面有一些差异，并且在不同领域有着不同的应用价值。

本文将对GPS和北斗导航系统的差异及其应用价值进行分析。

首先，GPS是由美国建立和管理的卫星导航系统，目前由美国空军运行。

它是世界上应用最广泛的导航系统之一，并且在民用、商用和军用领域都有着广泛的应用。

而北斗导航系统则是由中国独自建立和运营的卫星导航系统，其主要面向亚太地区提供导航和定位服务。

GPS和北斗导航系统在卫星数量方面存在差异。

目前，GPS系统有约32颗卫星运行在轨道上，其中24颗用于定位和导航，剩下的为备用卫星。

而北斗导航系统则计划在2020年之前发射35颗卫星，以提供全球覆盖的定位和导航服务。

从卫星数量上看，GPS在全球范围内的覆盖性更好。

其次，GPS和北斗导航系统在导航精度方面也存在差异。

一般情况下，GPS提供的定位精度约为5-10米，而在军事方面，GPS提供的精度可以达到几厘米。

相比之下，北斗导航系统提供的精度在10米左右。

虽然北斗的精度较低，但对于大部分应用来说已经足够了，比如汽车导航和智能手机定位。

另外，GPS和北斗导航系统在应用领域上也有一些差异。

由于GPS系统的广泛应用，它已经成为许多行业的重要组成部分。

从军事用途到航空航天，从海上导航到陆地测绘，GPS都发挥着至关重要的作用。

北斗导航系统在传统领域的应用还相对较少，但在一些新兴领域，比如智能交通、物流运输和精准农业，北斗系统正逐渐发挥作用。

此外，GPS和北斗导航系统在建设和国际合作方面也存在差异。

GPS系统由美国单独建立和管理，其技术和服务主导地位长期由美国掌控。

而北斗导航系统则是由中国独立发展和运营，中国政府积极推动北斗系统的国际化合作，目前已与多个国家和地区签署合作协议。

北斗导航系统在“一带一路”倡议中的应用也得到了很大的关注和支持。

北斗导航系统与全球定位导航系统(GPS)的比较及优势分析

三军开发了第一代卫星定位系
统GPS，再经过20余年的发展，覆盖全球的GPS卫星星座布局完成，美国在全球定位领域实现技术垄断和商业垄断。在上世纪末的一场战争中，美军利用GPS系统对敌军实现精准打击，让我国深刻意识到自主研发全球定位导航系统的重要性和必要性。因此，1994年我国启动了北斗一号工程，2004年启动北斗二号工程，2009年启动北斗三号工程，如今即将完成，计划在 2020年底之前实现卫星组网，全面完成北斗三号的建设，完成全球覆盖。
信息化技术应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION
北斗导航系统与全球定位导航系统(GPS)的比较及优势分析
李雪江苏无线电厂有限公司江苏南京 210000
摘要北斗导航系统和全球定位导航系统（GPS）是被国际认可的四大定位导航系统中的两个，另外两个分别是俄罗斯的GLONASS和欧盟的GALILEO。本文重点对比了北斗和GPS的特点以及各自的优势。关键词北斗；GPS；定位；导航
（下转第27页）
22 科学与信息化2020年5月中
TECHNOLOGY AND INFORMATION
信息化技术应用
机器人的使用寿命普遍超过了10年。从这些角度来看，使用工业机器人有着许多优点。由于工业机器人出色的工作质量和效率，因此，许多行业使用工业机器人进行复杂的操作，例如分拣、跟踪、处理、组装和存储。以上以电气控制中工业机器人技术应用为研究对象，对机器人在工业自动化生产中的应用进行实例具有一定的意义。
1.5 系统实时性北斗一号属于有源定位系统，实时性比较差，用户需要发送定位请求给控制中心，控制中心解算完后再回发给用户。北斗一号的延时较长，对于高速移动的物体，定位误差就会变得很大。北斗二号和GPS主要采用的都是无源定位，位置的解算都是由用户设备完成的，实时性比较高。 1.6 定位精度全球定位导航系统卫星中最重要的部件就是原子钟，也是决定系统定位精度的决定因素。我国在原子钟上的发展远远落后于美国，所以北斗比GPS的定位精度要差一些。美国的原子钟目前可以做到2000万年误差不超过1s，我国近些年发展原子钟技术也取得了很大的进步，可以自主研制出300万年误差1s的原子钟，结合北斗三号部署的多卫星系统，正在逐步缩小精度方面的差距。GPS卫星全部更新完毕后可以实现的精度为军用0.3m，北斗三号计划指标为2.5~5m，至于民用精度则根据对应系统开放的权限而定，此外综合定位精度可以达到厘米甚至是毫米级别。 1.7 用户容量我国开始研制北斗时，GPS已经实现了商用。GPS为无源定位，理论上的用户容量是无限大的。北斗一号是有源定位，用户容量十分有限，但是更迭到北斗二号和北斗三号后，结合了无源定位技术后，北斗导航系统的用户容量也扩大到了无限大，所以这方面二者是差别不大的。 1.8 通信功能 GPS是单向测距的模式，并不具备通信功能。从北斗一号开始，通信功能就是其一大特色。发展到北斗三号，通信功能依旧被保留下来，可以在实现定位的同时，将位置信息通过卫星发送给目标设备。 1.9 性价比 GPS由于发展早，垄断市场长达几十年，技术和模块都十分成熟，市场上主要的定位导航模块基本都是基于GPS来开发的。北斗的市场普及度远不及GPS，很多终端模块还处于开发阶段，所以在性价比上，北斗是不如GPS的。但是考虑到未来的国际关系变化，北斗的普及也是一个势不可挡的趋势[2]。

“北斗导航”与“GPS”性能比较

“北斗导航”与“GPS ”性能比较北斗导航系统，一个国人值得骄傲的系统，马上也快上市了，其模块费用100元左右，比GPS 稍低，优点已经被媒体说了很多了，其缺点也不少，简单看一下北斗导航系统原理：北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统模式。

当用户要求导航，通过终端机向卫星发送导航请求，卫星再把这个请求传回到地面控制中心，控制中心通过计算卫星发回的数据，再把结果通过卫星发送到用户终端机。

其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。

其次，由于要用户发射定位请求，这样同时失去了无线电隐蔽性，这在军事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处于不利的地位。

再次，导航系统使用的频率资源是有限，而系统又是询问应答模式，每个终端机要占用一点资源，因此，北斗导航系统的用户设备数量是有限的，每小时540000户。

相比较GPS 则是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电波即可进行测距定位，不需要用户发射信息，也就好比用户拿着一个收音机就可以收到广播电台，因此GPS 的用户设备容量是无限的。

最后，北斗导航系统完全依赖控制中心系统，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。

一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

而GPS的定位解算在用户终端，只要卫星不坏，就可以定位，现在GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行，而北斗导航是根本不可能的。

如果上面的解释你还是不懂，那就再举个例子，手机好比移动导航终端设备，卫星相当于移动基站，过程就是：用手机打电话到导航控制中心询问：“我现在处在什么地理位置？”，中间通过移动基站中转，最后到了导航控制中心，导航控制中心计算后，再通过通过移动基站转到你手机说：“你现在的的位置是多少”，明白了吧，这是这样的一个原理。

北斗与gps谁更精准

GPS在水平的精度现在还是略胜北斗，北斗在高程上略胜GPS。

具体来说：全球定位精度与GPS相当，局部区域优于GPS。

所以，“中国芯”的北斗并不比GPS差。

并且在北斗系统之中，我国还独创了三种轨道混合星座，增加了精密单点定位、星基增强、区域短报文通信、国际搜救、全球短报文通信等新功能，可以播发更优的导航信号。

北斗在北美，非洲等地的定位精确度在5米左右，在亚太地区可以精确到2.5到3米。

当然这基本可能就是公开的“民用”精确度，在军用上可能还会更高一些，这就是保密数据了。

这里到有一个比较公开的精确数据说明，在抗战胜利70周年9.3大阅兵中，地面方队时间误差仅仅在0.3秒之内，距离误差在正负10厘米之内，空中梯队米秒不差，都是北斗的功劳。

这个公开的数据，大家应该看得出来北斗的厉害程度了。

所以“中国芯”的北斗没有比GPS差，局部甚至优越度已经高于了GPS。

并且北斗还有一个能力，那就是没有地面支持的情况之下，卫星系统也可以实现60天自主运行，同时上下链路还不受大气电离层的干扰，这就是它的强大点。

所以这不是夸张，不是乱吹，北斗系统的确是很强大。

GPS：GPS（全称：Global Positioning System）指的是全球定位系统，是由美国国防部研制和维护的中距离圆形轨道卫星导航系统。

它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的标准时间，可满足位于全球地面任何一处或近地空间的军事用户连续且精确地确定三维位置、三维运动和时间的需求，民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。

北斗卫星导航系统：北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。

北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，服务国家重要基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。

北斗卫星导航系统与GPS全球定位系统简要对比分析

。设计万们
北斗卫星导航系统与ＧＰＳ全球定位系统简要对比分析
杨琰（中国电子科技集团公司第五十四研究所卫星导航专业部，河北鹿泉０５０２００）
摘要：随着我国第三颗北斗卫星的升空，我国的北斗卫星导航系统工程建设又迈出了重要一步，卫星组网正按计划稳步推进，北斗导航业
而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操ＧＰＳ是英文ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（全球定位系统）
内民用用户的登记、识别和运行管理；用户终端是直接由用户的简称。ＧＰＳ起始于１９５８年美国军方的一个项目，１９６４年投入使
２．１．１空间部分
北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展位系统ＧＰＳ。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候
为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛２．１系统与功能介绍作，推动卫星导航技术与产业的发展。
用。２０世纪７０年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定
和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过２０余年的研究实验，耗资３００亿美元，到１９９４年，全球覆盖率高达９８％的２４颗ＧＰＳ卫星星座己布设完成。ＧＰＳ卫星导航系统主要由三部分组成：空间部分、地面控制系统和用户设备部分。
地面控制中心与用户终端的双向无线电信号的中继任务；地面同步精度。

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０１
全球定位系统
第３９卷
图１Ｇ时的可见卫星数比较ＰＳ与ＢＤＳ在截止高度角为１５ °
１伪距单点定位的数学模型
１．１坐标系统和时间系统８ＰＳ和北斗分别采用ＷＧＳ４和ＣＧＣＳ２０００Ｇ－［３］坐标系，研究表明：Ｃ８ＧＣＳ２０００和ＷＧＳ４是相－容的；在坐标系的实现精度范围内，ＧＣＳ２０００坐Ｃ标和ＷＧ８Ｓ４坐标是一致的。在比较两种系统伪－距单点定位的结果时可以忽略两种坐标系统对定位结果所带来的差异。除了坐标系统不一致外，分别采用ＰＳ和北斗的时间系统也是不同步的，Ｇ。由于Ｇ和北斗时（ＰＳ时（ＧＰＳＴ）ＤＴ）ＰＳＴ和ＧＢＢＤＴ的起算时刻以及维持各自时间系统所采用的原子钟不同，所以，导致两种时间系统之间存在整数秒１４ｓ差异的基础上还存在极其微小的差异。
ห้องสมุดไป่ตู้第３全球定位系统９卷第３期ｏｌ．３９，Ｎｏ．３ＶＧＮＳＳＷｏｒｌｄｏｆＣｈｉｎａ，Ｊｕｎｅ２０１４２０１４年６月
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偏差较大，所以未能在图上全部展现出来。从图２中可以明显看出ＧＰＳ在各个站的定位结果平面位定位结果相对集中和稳定，置误差基本小于１０ｍ，并且各个站的整体结果相对于精确坐标有一个东向的系统偏差。而相比之下北斗的平面定位精度较差，除去个别历元定位结果偏差较大外，基本能定位结果相对分散，够保证小于２存在定位偏０ｍ，差较大的点，各个站的整体结果相对于精确坐标存在一个西向的系统偏差。
［１］
重点分析了北１５日所采集的ＧＰＳ和北斗的数据，斗在现有卫星星座（ＧＥＯ＋５ＩＧＳＯ＋４ＭＥＯ）条５件下与Ｇ亚太区域ＰＳ之间在伪距单点定位精度，上空的可见卫星数以及Ｐ结果表ＤＯＰ上的差异，明：ＰＳ与北斗的伪距单点定性能相差不大，ＧＰＳＧ的定位精度可以保证１而北斗系统的定５ｍ以内，位精度优于２０ｍ．
［２］在２的“ 北斗系统连续观测基准站网 ” ０１３年１月
０引言
自２在北斗系统（０１２年１２月２７日起，ＤＳ）Ｂ继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务，预计在建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。０２０年左右，２北斗的投入使用将极大地促进我国及周边地区卫星导航事业的发展，并在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。伪距单点定位因其速度快捷、灵活方便、只需价格低廉的单频接收机且无多值性问题等特点，能够很好地满足实时测量的要求，被广泛用于车辆、舰船、飞机的导航，地质矿产的野外勘测以及海洋捕鱼等领域
４］，对流层模型采用层延迟对伪距单点定位的影响［
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（）６
２结果分析
按照北斗和Ｇ以及ＰＳ伪距单点定位的流程，伪距单点定位中应考虑的各种误差源。编写了北利用北斗卫星观斗和ＧＰＳ的伪距单点定位程序，测实验网在亚太地区分布较为均匀的六个站（北京站、成都站、香港站、哈尔滨站、新加坡站和澳大利亚站）在２０１３年１月１５号采集的单天２８０个历８），分别计算得到Ｇ元的数据（历元间隔为３０ｓＰＳ和北斗的定位结果并进行分析，进而比较两种定位系统的定位精度。．１卫星的可见性分析２ＧＰＳ和北斗测量的前提是接收机天线对空间导航卫星要有较好的通视，当可观测的卫星数小于４颗时便无法实现导航与定位。在观测条件较差、截止高度角较大的情况下，其卫星可见数和定位精的度都有所下降。因此，本文在截至高度角为１５ ° 情况下，分别对北斗和ＧＰＳ的可视卫星数进行了分析。图１示出了ＧＰＳ和北斗在亚太地区六个站上空的可视卫星数，从图１中可以看出，除了哈尔滨站ＧＰＳ与北斗的可视卫星数相当（ＧＰＳ为６～北斗为７～１外，其余５个站１０颗不等，０颗不等）北斗的可视卫星数要多于ＧＰＳ的可视卫星数。北斗系统的可视卫星数最少不小于７颗，最大为１２颗，并且可视卫星数变化比较平稳；而ＧＰＳ的可视卫星数在个别历元的卫星数为４颗，达到１０颗可视卫星的时段也相对有限，并且卫星数变化波动较大。仅从可视卫星数方面比较的话，虽然北斗系统只有１目前在轨卫星比ＧＰＳ少，４颗（５ＧＥＯ＋，但北斗在亚太地区的可视卫星５ＩＧＳＯ＋４ＭＥＯ）这与北斗系统的异质星座是息息数要优于ＧＰＳ．，相关的由于ＧＥＯ卫星和ＩＧＳＯ卫星主要位于我国以及周边亚太区域上空，因此，有利于增加北斗系统在亚太区域的可视卫星数，即建成后的北斗系统是一个全球定位系统同时也是亚太地区的一个区域增强系统。
（为卫星坐标，ＸＹｓ，ＺＸ，Ｙ，ｏｆｉｅｌｄ模型。（Ｈｐｓ，ｓ）［５］为接收机坐标，得到伪距观测方程为Ｚ）
２２２（Ｐ＝槡ＸＹｓ－Ｙ）Ｚ＋（ｓ－Ｘ）＋（ｓ－Ｚ）＋（）ａｄｄｔｍｏｓ＋δ ｔ－δ Ｔ，１ δ ，令待定点的近似坐标为（对第ｉ颗Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）
２．２ＧＰＳ和ＢＤＳ伪距单点定位精度分析上述六个站的精确坐标由ＰＡＮＤＡ软件精确求得，精度为毫米级，以此为真值比较ＧＰＳ和北斗伪距单点定位的精度。图２为ＧＰＳ和北斗定位结果在平面位置的散点分布图，左列为ＧＰＳ的定位结果，右列为北斗的定位结果，横轴代表东西方向，纵轴代表南北方向，实心圆点为各个历元定位结果的算数平均值，实心三角点为测站精确位置。位于位于内侧椭外侧椭圆内的点数占总点数的９０％，圆内的点数占总点数的６０％。由于个别历元定位
收稿日期：０１２０１４２９－－）资助项目：国家自然科学基金（批准号：４１３７４０３３：联系人：安向东Ｅ－ｍａｉｌ５２４０８１８１６＠ｑ．ｃｏｍｑ
第３期安向东：ＰＳ与北斗伪距单点定位性能对比分析Ｇ１．２卫星定位的数学模型与分别为光速ｃ与设实际测定的卫地距为Ｐ，接收机钟差和卫星钟钟差的乘积，为大气延迟误差，包括对流层和电离层延迟误差，由于在所采用的观测数据中，北斗的导航电文文件中缺失Ｋｌｏ－因此，本文采用双频观测值消除电离ｂｕｃｈａｒ参数，
卫星的观测方程进行线性化后，得到
ｉｉＰ＝Ｒ０－ｉｉＸＹｓ－Ｙ００ｓ－ＸｄｄＸ－Ｙ－ｉｉＲ０Ｒ０
ｉＺ０ｓ－Ｚｉ（）ａｄｄｄＺ＋δ ｔｍｏｓｔ－δ Ｔｉ，２＋δ ｉＲ０ｉ式中：Ｒ０为第ｉ颗卫星到测站近似位置间的距离，ｉ当卫星数大于４颗时，令ｌ＝ｉｓｉｓｉＸ０ｓ－Ｘｉ，ｍ＝ｉＲ０