GPS与北斗卫星导航系统的简介
GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统
GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统通过对GPS全球定位系统的八周学习之后，认识到很多关于GPS的知识，包括GPS的应用、如何运作以及误差计算等等的知识。
在学习过程之中，了解到除了GPS全球定位系统以外，还有前苏联研制的GLONASS第二代卫星导航定位系统、欧盟的伽利略卫星导航定位系统，也了解到我国有自行研制全球卫星定位与通信系统，及北斗卫星导航系统，因此，在本文中，将会对GPS全球定位系统以及北斗卫星导航系统进行一个比较，认识到北斗卫星导航系统的价值，对我国的卫星导航及定位前景做一定的了解。
前苏联GLONASS第二代卫星导航定位系统欧盟激励略卫星导航定位系统一、GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统的背景GPS是Global Positioning System（全球定位系统）的缩写。
GPS全球定位系统的前身是有美国海军1958年研制、开发、管理的，并于1964年投入使用的子午卫星系统，1967年7月，子午卫星系统供民用，此后发现民间用户数远大于军方用户（不足总数的1%）。
但该系统存在着一定的缺陷，子午卫星系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。
然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。
由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。
美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此，美国海军研究实验室（NRL）提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。
而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码（PRN）为基础传播卫星测距信号，伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，简称BDS）和GPS卫星导航系统（Global Positioning System，简称GPS）都是全球卫星导航系统，用于提供全球范围内的定位、导航和时间服务。
尽管它们的目标相同，但在工作原理、技术特点和应用领域上存在一些区别。
1. 工作原理：北斗卫星导航系统采用双星座配置，由全球组网的北斗二、三号卫星系统和区域组网的北斗一号卫星系统组成。
北斗卫星系统通过卫星与用户接收机之间的无线电信号传输进行定位和导航。
北斗卫星通过发送导航信号，接收机接收到信号后计算卫星与接收机之间的距离，通过多边定位算法计算出用户的位置。
GPS卫星导航系统由美国国防部维护，由全球组网的24颗导航卫星组成。
GPS卫星通过卫星与用户接收机之间的无线电信号传输进行定位和导航。
GPS接收机接收到至少4颗卫星的信号后，通过三角定位算法计算出用户的位置。
2. 技术特点：北斗卫星导航系统具有以下技术特点：- 双星座配置：北斗卫星导航系统采用全球组网和区域组网相结合的双星座配置，可以提供全球范围内的导航服务，并在中国及周边地区提供高精度的定位和导航服务。
- 信号特点：北斗卫星导航系统的导航信号采用多频段、多导频、多模式的设计，可以提供更高的定位精度和抗干扰能力。
- 兼容性：北斗卫星导航系统与GPS、GLONASS（俄罗斯的卫星导航系统）等其他卫星导航系统具有互操作性，可以实现多系统的组合导航。
GPS卫星导航系统具有以下技术特点：- 全球覆盖：GPS卫星导航系统通过全球组网的24颗导航卫星实现全球范围内的定位和导航服务。
- 信号特点：GPS卫星导航系统的导航信号采用L1频段和L2频段，具有较高的定位精度和抗干扰能力。
- 开放性：GPS卫星导航系统的信号和数据是开放的，可以被任何具备接收能力的用户使用。
3. 应用领域：北斗卫星导航系统的应用领域主要集中在中国及周边地区，包括航空航天、陆地交通、海洋渔业、测绘测量、电力通信、农业等领域。
GPS与北斗系统原理与对比
北斗系统的应用领域
导航与定位 遥感与测绘 智能交通 公共安全与应急救援
04
GPS与北斗系统的 对比
定位精度对比
GPS定位精度：米级
北斗系统定位精度：厘米级
对比结果：北斗系统定位精度 高于GPS
原因分析：北斗系统采用更高 精度的原子钟和卫星导航算法
信号覆盖范围对比
GPS系统覆盖范围：全球范围 北斗系统覆盖范围：全球范围，但在中国境内信号更稳定 覆盖范围对比：北斗系统在中国境内信号更稳定，但GPS系统在全球范围内更广泛覆盖 适用场景：在某些特定区域，北斗系统可能更适合
抗干扰能力对比
GPS系统抗干扰能力较弱 - 容易受到电子干扰和欺骗 攻击
- 容易受到电子干扰和欺骗攻击
• （1）建设时间短：北斗系统建设时间相对较短，相对于GPS等系统在覆盖范围和稳定性方面可能存在不足。 • （2）终端设备昂贵：由于北斗系统建设时间短，终端设备相对较少，价格也相对较高。 • （3）与GPS兼容性差：北斗系统和GPS系统在信号格式和频率上存在差异，需要专门的接收机才能同时接收两个系统
GPS与北斗系统原 理与对比
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北斗系统概述 GPS与北斗系统的优缺点 分析
GPS系统概述
GPS与北斗系统的对比 GPS与北斗系统的未来发 展前景
01
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02
GPS系统概述
GPS系统的定义与组成
GPS系统的定义：GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称，是一种以人造地球卫星为 基础的高精度无线电导航的定位系统。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别引言概述：北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是目前全球最主要的两个卫星导航系统。
虽然它们都能提供精准的定位和导航服务，但在工作原理上存在一些区别。
本文将详细阐述北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别，以便更好地理解和应用这两个系统。
一、北斗卫星导航工作原理1.1 北斗卫星系统的组成北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户终端组成。
空间段包括一组地球同步轨道的卫星，它们分布在不同的轨道上，以实现全球覆盖。
地面段包括控制中心、测控站和数据传输网络，负责卫星的控制和数据传输。
用户终端是接收卫星信号并进行定位和导航的设备。
1.2 北斗卫星信号的传输与接收北斗卫星系统通过卫星将导航信号传输到地面，用户终端接收并解码信号进行定位。
北斗卫星系统采用了多频多制式的信号传输方式，能够提供高精度的定位服务。
用户终端通过接收多颗卫星的信号，并利用差分定位等技术，可以实现厘米级的定位精度。
1.3 北斗卫星导航的应用北斗卫星导航系统广泛应用于交通运输、农业、航空航天、测绘等领域。
它可以提供实时的定位和导航服务，帮助用户准确掌握位置信息，并实现路径规划和导航引导。
二、GPS卫星导航工作原理2.1 GPS卫星系统的组成GPS卫星导航系统由空间段、控制段和用户段组成。
空间段包括一组分布在中轨道上的卫星，它们通过广播导航信号覆盖全球。
控制段包括监测站和控制中心，负责卫星的控制和导航信号的生成。
用户段包括接收机和用户终端，用于接收和处理卫星信号。
2.2 GPS卫星信号的传输与接收GPS卫星系统通过卫星将导航信号传输到地面，用户终端接收并解码信号进行定位。
GPS卫星系统采用了单频码分多址的信号传输方式，用户终端通过接收多颗卫星的信号，并利用三角定位等技术，可以实现米级的定位精度。
2.3 GPS卫星导航的应用GPS卫星导航系统广泛应用于汽车导航、航海、军事等领域。
它可以提供准确的定位和导航服务，帮助用户规划行程、避免拥堵，并提高导航的安全性和效率。
北斗导航系统与GPS导航系统的比较
中国北斗定位系统与美国GPS比较学院空间科学与技术学院专业空间科学与技术学生姓名杜苏学号1513122924老师张华副教授一、全球卫星定位系统介绍GPS系统概念全球定位系统（NA VSTARGPS，Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，以下简称GPS）是一个中距离圆型轨道卫星定位系统。
该系统是由美国政府于20世纪70年代开始进行研制于1994年全面建成，原是美国国防部为了军事定时、定位与导航的目的所发展，希望以卫星导航为基础的技术可构成主要的无线电导航系统，未来并能满足下一个世纪的应用。
第一颗GPS卫星在1978年发射，首十颗卫星称为BLOCKI试验型卫星，从1989年到1993年所发射的卫星称为BLOCKII/IIA量产型卫星，第二十四颗BLOCKII/IIA卫星在1994年发射后，GPS已达到初步操作能力（Initial Operational Capability，IOC），24颗GPS卫星提供全世界24小时全天候的定位与导航信息。
美国空军太空司令部于1995年4月27号宣布GPS已达到完整操作能力（Full Operational Capability），将BLOCKI卫星加以汰换而24颗卫星全部为BLOCKII/IIA卫星，之后又发射四颗BLOCKIIA及一颗BLOCKIIR卫星，成功地满足军事实务的操作。
由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日遽增，对于传统导航方式更有革命性的影响。
全球卫星定位系统实际上是由24颗卫星所组成，其中有3颗为备用卫星，这些卫星分布于距地表20,200公里的上空，而且分属于6个轨道面；卫星轨道面倾斜角为55度﹐提供全球全天候﹐每秒一次﹐持续不断的定位讯号。
这些卫星每11小时58分环绕地球一次，即每天绕过您的头顶二次，就像是月球一样不停地绕着地球旋转，其速度约每秒1.8里。
北斗与GPS的详细比较
1、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。
覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。
GPS是覆盖全球的全天候导航系统。
能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。
2、卫星数量和轨道特性：北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。
GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。
航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。
3、定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。
地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。
GPS是被动式伪码单向测距三维导航。
由用户设备独立解算自己三维定位数据。
“北斗一号”的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的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。
4、定位精度：北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。
GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。
5、用户容量：北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。
因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。
GPS 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文即可进行测距定位，因此GPS 的用户设备容量是无限的。
6、生存能力：和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是两种不同的卫星导航系统，它们在工作原理上存在一些区别。
下面将详细介绍北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别。
1. 系统概述北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，由一组地面控制站和一定数量的卫星组成。
GPS卫星导航系统是美国国防部研发的全球卫星导航系统，由一组地面控制站和一定数量的卫星组成。
2. 卫星数量北斗卫星导航系统目前拥有35颗卫星，其中包括5颗地球同步轨道卫星和30颗中圆轨道卫星。
GPS卫星导航系统拥有约30颗卫星，分布在6个轨道面上。
3. 定位精度北斗卫星导航系统的定位精度在10米左右，而GPS卫星导航系统的定位精度在5米左右。
这是由于GPS系统的卫星数量相对较多，信号传播路径较短，因此定位精度更高。
4. 信号频率北斗卫星导航系统使用的是两个频段的信号，即B1频段和B2频段。
B1频段的中心频率为1561.098MHz，B2频段的中心频率为1207.14MHz。
GPS卫星导航系统使用的是L1频段和L2频段的信号，L1频段的中心频率为1575.42MHz，L2频段的中心频率为1227.6MHz。
5. 服务范围北斗卫星导航系统最初主要服务于中国境内，但目前已经逐步扩展到全球范围。
GPS卫星导航系统是全球性的导航系统，覆盖全球范围。
6. 服务类型北斗卫星导航系统提供多种服务，包括定位导航服务、精密定位服务、短消息服务等。
GPS卫星导航系统也提供类似的服务，包括定位导航服务、时间同步服务、速度测量服务等。
7. 使用频率北斗卫星导航系统主要在农业、渔业、交通运输等领域得到广泛应用。
GPS卫星导航系统广泛应用于航空、航海、陆地测量、地质勘探等领域。
8. 数据传输方式北斗卫星导航系统采用的是双向通信方式，可以实现数据的双向传输。
GPS卫星导航系统主要是单向通信方式，只能实现数据的单向传输。
9. 系统开放性北斗卫星导航系统具有较高的开放性，可以与其他导航系统进行互联互通。
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别
北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别引言概述：北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统是目前世界上两种主要的卫星导航系统。
它们都能够提供准确的定位和导航服务，但在工作原理上存在一些区别。
本文将详细阐述北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别，以便更好地理解它们的差异。
一、北斗卫星导航工作原理1.1 北斗卫星系统组成北斗卫星导航系统由卫星组成，其中包括地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星。
这些卫星分布在不同的轨道上，以确保全球范围内的定位和导航覆盖。
1.2 信号传输原理北斗卫星导航系统通过卫星向地面用户发送导航信号。
这些信号经过地面接收机接收并解码，然后计算出用户的位置和速度信息。
北斗系统采用的是CDMA（码分多址）技术，即将不同用户的信号编码在同一个频带上传输，提高了信号传输的效率和抗干扰能力。
1.3 差分定位技术北斗卫星导航系统还采用了差分定位技术，通过与地面基准站进行通信，获取基准站位置的精确信息，并将其传递给用户，以提高定位的精度。
这种技术在农业、测绘等领域有着广泛的应用。
二、GPS卫星导航工作原理2.1 GPS系统组成GPS卫星导航系统由一组全球定位系统卫星组成，这些卫星分布在不同的轨道上，以提供全球范围内的导航和定位服务。
每颗卫星都携带有高精度的原子钟和导航设备。
2.2 信号传输原理GPS卫星通过向地面用户发送导航信号，地面接收机接收并解码这些信号，然后计算出用户的位置和速度信息。
GPS系统采用的是距离测量原理，即通过测量卫星与接收机之间的信号传播时间来计算距离，进而确定位置。
2.3 差分定位技术GPS卫星导航系统也采用了差分定位技术，通过与地面基准站进行通信，获取基准站位置的精确信息，并将其传递给用户，以提高定位的精度。
差分定位技术在航空、航海、测绘等领域有着广泛的应用。
三、北斗卫星导航工作原理与GPS卫星导航工作原理的区别3.1 卫星数量和分布北斗卫星导航系统拥有更多的卫星数量，分布在不同的轨道上，以提供更全面的定位和导航覆盖。
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GPS全球卫星定位系统
二、GPS工作特点
1、全球、 全天候工作。 2、定位精度高。单机定位精度 优于10m，采用差分 定位，精度可达厘米级和毫米级。 3、功能多，应用广。
GPS全球卫星定位系统 全球卫星定位系统
三、GPS应用 应用 1、军用（精密定位） 全时域的自主导航；各种作战平台的指挥监控；精确 制导和打击效果评估；未来单兵作战系统保障；军用 数字通信网络授时等 2、民用（标准定位） （1）三维导航是GPS的重要应用，为船舶、飞机、汽 车等运动物体进行定位导航。船舶远洋导航和进港引 水 ；飞机航路引导和进场降落； 汽车自主导航 ；地 面车辆跟踪和城市智能交通管理 （2）紧急救生 ；个人旅游及野外探险 ；个人通讯终 端（与手星导航系统的建设
二、北斗的组成 （1）空间端
空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫 星
（2）地面端
主控站、注入站和监测站等若干个地面站
（3）用户终端
北斗卫星导航系统的建设
三、北斗卫星导航的特点
（1）北斗导航系统可以提供导航定位服务 （2）授时服务 2 （3）短报文通信服务，是GPS不具有的功能 （4）具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力
北斗卫星导航系统的建设
2、民用功能 （1）个人位置服务基于 （2）气象应用 （3）道路交通管理 （5）海运和水运 （6）航空运输 （7）应急救援
基于“北斗”的高原地区气象监测站
北斗卫星导航系统的建设
日期 2000.10.31 2000.12.21 2003.5.25 2007.2.3 2007.4.14 2009.4.15 2010.1.17 2010.6.22 2010.8.1 2010.11.1 2010.12.18 2011.4.10 2011.7.27 型号 北斗-1A 北斗-1B 北斗-1C 北斗-1D 北斗-M1 北斗-G2 北斗-G1 北斗-G3 北斗-I1 北斗-G4 北斗-I2 北斗-I3 北斗-I4 轨道 地球静止轨道 59°E 地球静止轨道 80°E 地球静止轨道 110.5°E 超同步转移轨道 中地球轨道~21500km 地球静止轨道 地球静止轨道 144.5°E 地球静止轨道 84°E 地球静止轨道 160°E 系统 北斗一号 北斗一号 北斗一号 北斗一号 北斗二号 北斗二号 北斗二号 北斗二号
GPS与北斗卫星导航系统的简 介
GPS全球卫星定位系统的概述 北斗卫星导航系统的建设
GPS全球卫星定位系统
GPS的构成 GPS的特点 GPS的应用
GPS全球卫星定位系统
一、GPS的构成
1、空间部分———GPS星座； GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3 颗备用卫星），均匀分布在6 个轨道面上。 2、地面控制部分———地面监控系统； 地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成, 地面控制站负责收集由卫星传回之讯息 3、 用户设备部分———GPS 信号接收机。
北斗卫星导航系统的建设
四、工作原理（北斗一号） 首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同 时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内 的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问 信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经 卫星转发回中心控制系统。
北斗卫星导航系统的建设
五、北斗的实际应用 1、军用功能 飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导 航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管 火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位， 以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位 等。
倾斜地球同步轨道（55°） 北斗二号 北斗二号
倾斜地球同步轨道（55°） 北斗二号 倾斜地球同步轨道（55°） 北斗二号 倾斜地球同步轨道（55°） 北斗二号
谢谢！
北斗卫星导航系统的建设
北斗卫星导航系统的 提出 北斗的组成 北斗卫星导航的特点 工作原理 北斗的实际应用
北斗卫星导航系统的建设
一、北斗卫星导航系统的提出
9颗“北斗导航 试验卫星” 试验阶段（北斗一号） 上世纪60年代末
“北斗二号”区域系统 20世纪70年代后 共35颗“北斗卫 星导航系统”
20世纪80年代到 全球卫星导航系统 90年代