全球四大卫星导航系统介绍分析3-4分解

系统概述

数量 24颗卫星组成 精度 10米左右 用途 军民两用 进展 目前已有17颗卫星在轨运行，计 划2008年全部部署到位
研制历程 第一阶段（1982-1990年）

到1984-1985年，由4颗卫星组成的试验 系统达到验证系统的基本性能指标。空间 星座从1986年开始逐步扩展，到1990年 系统第一阶段的测试计划已经完成，当时 空间星座已有10颗卫星， “格洛纳斯” 系统示意图布置在轨道面1（6颗）和轨道 面3（4颗）上。该星座每天至少能提供 15小时的二维定位覆盖，而三维覆盖至少 可达8小时。
GPS功用
• 陆地应用
– 车辆导航 – 应急反应 – 大气物理观测 – 资源勘探 – 工程测量 – 变形监测 – 市政规划
• 海洋应用
– 远洋船最佳航程航线测定 – 船只实时调度与导航
– 水文地质测量
• 航空航天
– 飞机导航
– 低轨卫星定轨 – 导弹制导
汽车导航系统
• 是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新 型技术
GLONASS卫星导航系统
简介 格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。作用类似于美国的GPS、 欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗 斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星 导航系统。按计划，该系统将于2007年年底之前开始运营，届 时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年年底前， 其服务范围将拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、 海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。 格洛纳斯的正式组网比GPS还早， 这也是美国加快GPS建设的 重要原因之一。不过苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响，正 常运行卫星数量大减，甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航 服务，更不要说和GPS竞争。到了21世纪初随着俄罗斯经济的 好转，格洛纳斯也开始恢复元气，推出了格洛纳斯-M和更现 代化的格洛纳斯-K卫星更新星座。
计划阶段


论证阶段（2000年—2001年），论证 计划的必要性、可行性以及落实具体的 实施措施； 伽利略卫星效果图系统研制 和在轨验证阶段（2001年—2005年）； 星座布设阶段（2006年—2007年）； 运营阶段（从2008年开始）其任务是系 统的保养和维护，提供运营服务，按计 划更新卫星等。
• 负责收集由卫星传回 之讯息,并计算卫星 星历、相对距离,大 气校正等数据。
用户设备部分
• 捕获，跟踪卫星的 运行
• 测量出接收天线至 卫星的伪距离和距 离的变化率 • 计算出用户所在地 理位置的经纬度、 高度、速度、时间 等信息
原理及精度
• GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发 射导航电文 • 民用的C/A码和军用的P(Y)码 • 精度约为20米左右和2米左右
应用范围(1)

卫星导航首先是在军事需求的推动下发 展起来的，GLONASS与GPS一样可为 全球海陆空以及近地空间的各种用户提 供全天候、连续提供高精度的各种三维 位置、三维速度和时间信息（PVT信 息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、 陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导 航。
应用范围(2)

研制历程 第二阶段（1990年-1995年）

GLONASS测试计划的第二阶段主要完 成对用户设备的测试，随着空间星座 1996年1月18日最终布满24颗工作卫星 而告结束。随后系统开始进入完全工作 阶段。GLONASS由空间卫星系统（即 空间部分）、地面监测与控制子系统 （即地面控制部分）、用户设备（即用 户接收设备）三个基本部分组成。
全球卫星导航系统
资料整理： 王三多、熊忠志、高鹏、 周模飞、李孟霖、冯●卡门 PPT制作： 何海
主要内容
卫星通信、卫星导航简介 全球四大卫星导航系统

卫星通信
• 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中 继站转发无线电信号，在多个地面站之 间进行的通信
卫星通信优点（一）


远：卫星通信的距离远。 同步通信卫星可以“看”到地球最大跨度达一 万八千余公里。在这个覆盖区内的任意两点都 可以通过卫星进行通信， 微波通信一般是50公里左右设一个中继站，一 颗同步通信卫星的覆盖距离相当于三百多个微 波中继站。
应用

特许经营服务，用于政府、军队 成为政府的大规模道路改建的参考工具， 加强欧洲新航天交通的控制系统，可为 飞行员及时调整飞行路线。
应用

免费的定位服务 借助“伽利略”可实施自动交通指示， 在事故盲点、道路转弯处及危险路口及 时提醒司机，提高交通安全。同时，在 发生紧急事件时，医疗、消防、警察公 共服务部门可以利用更准确信号及时到 达目的地。
卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、 地质勘探、石油开发、地震预报、地面 交通管理等各种国民经济领域有越来越 多的应用。GLONASS的出现，打破了 美国对卫星导航独家笼断的地位，消除 了美国利用GPS施以主权威慑给用户带 来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使 用可以提供更好的精度几何因子，消除 GPS的SA影响，从而提高定位精度。
卫星通信优点（五）

省：指成本低。 在同样的容量、同样的距离下，卫星通 信和其他的通信设备相比较，所耗的资 金少，卫星通信系统的造价并不随通信 距离的增加而提高，随着设计和工艺的 成熟，成本还在降低。
卫星导航


采用导航卫星对地面、海洋、空中和空 间用户进行导航定位的技术。 1964年美国建成“子午仪”卫星导航系 统，并交付海军使用，1967年开始民用。 1973年又开始研制“导航星”全球定位 系统。
卫星导航组成
• 导航卫星：卫星导航系统的空间部分， 由多颗导航卫星构成空间导航网。
• 地面台站：跟踪、测量和预报卫星轨道 并对卫星上设备工作进行控制管理，通 常包括跟踪站、遥测站、计算中心、注 入站及时间统一系统等部分。
• 用户定位设备：通常由接收机、定时器、 数据预处理器、计算机和显示器等组成。
手持GPS导航产品
• 对目的地及周边环境的精准查询需求带 动了GPS导航产品市场的繁荣。 • 欧美国家导航设备普及率达到90%，日 本更是超过95%。 • 有分析师认为，手持导航仪会象MP3、 数码相机等日常消费者电器一样，市场 的发展速度将大大快于车载导航仪市场 • 中国将最终成为世界上最大的手持导航 产品消费国
• 调度中心可以直接向车 辆发送调度命令、设定 其回报的时间间隔和次 数等等
车载GPS=智能手机
• 当通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定 位的时候，称为车载GPS • 光有定位还不行 ，还要把这个定位信息传到报警 中心或者车载GPS持有人那里，我们称为第三方。 • 所以GPS定位系统中还包含了GSM网络通讯（手 机通讯），通过GSM网络用短信的方式把卫星定 位信息发送到第三方。 • 同样能把防盗报警信息发送到第三方 • 把这个报警电话、短信直接发送到车主手机上， 完成车载GPS防盗报警
被监测和发播。
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坐标系统
北斗系统采用中国2000大地坐标系统 （CGS2000）。 CGS2000ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个 厘米，对于大多数应用来说，可以不考虑CGS2000 和 ITRF 的坐标转换。
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服务和性能
两种全球服务
开放服务：免费、开放
• 定位精度: 10 m • 授时精度: 20 ns • 测速精度: 0.2 m/s 授权服务: 确保高可靠应用（甚至是在复杂条件下）。
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系统描述
系统组成
信号特征
时间系统
坐标系统 服务和性能
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系统组成
空间段
5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星
GEO 卫星
星座
MEO 卫星
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系统组成
地面段
地面段由主控站、上行注入站和监测站组成。
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系统组成
用户段
用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼 容的终端组成。
北斗系统的用户终端
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时间系统
北斗时（BDT）溯源到协调世界时UTC（NTSC）， 与UTC的时间偏差小于100纳秒。BDT的起算历元时 间是2006年1月1日零时零分零秒（UTC）。
BDT与GPS时和Galileo时的互操作在北斗设计时间系
统时已经考虑，BDT 与GPS时和Galileo时的时差将会
应用

伽利略卫星定位系统模拟图 随着“卫星导航”能力的慢慢拓宽与深 入，将拓展诸如移动通讯等新领域。尽 可能开发联网手机卫星定位的潜在用途， 比如帮助使用者找到最近的旅馆或者提 款机。
中国北斗卫星导航系统
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中国自上世纪80年代决策建设独立自
主的卫星导航系统。2003年，北斗卫星
导航试验系统建成，并在多个领域进行
伽利略卫星定位系统
简介

伽利略定位系统，是欧盟一个正在建造 中的卫星定位系统.伽利略系统的基本服 务有导航、定位、授时；特殊服务有搜 索与救援；扩展应用服务系统有在飞机 导航和着陆系统中的应用、铁路安全运 行调度、海上运输系统、陆地车队运输 调度、精准农业。2010年1月7日，欧 盟委员会称，欧盟的伽利略定位系统将 从2014年起投入运营。
卫星通信优点（二）

多：指通信路数多、容量大。 一颗现代通信卫星，可携带几个到几十 个转发器，可提供几路电视和成千上万 路电话。
卫星通信优点（三）

好：指通信质量好、可靠性高。 卫星通信的传输环节少，不受地理条件 和气象的影响，可获得高质量的通信信 号。
卫星通信优点（四）

活：指运用灵活、适应性强。 它不仅可以实现陆地上任意两点间的通 信，而且能实现船与船，船与岸上、空 中与陆地之间的通信，它可以结成一个 多方向、多点的立体通信网。