全球四大卫星导航系统介绍分析

全球卫星导航系统
资料整理： 资料整理： 王三多、熊忠志、高鹏、 王三多、熊忠志、高鹏、 周模飞、李孟霖、 周模飞、李孟霖、冯●卡门 PPT制作 制作： PPT制作： 何海
主要内容
卫星通信、卫星导航简介 卫星通信、 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
• 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 飞机导航 – 低轨卫星定轨 导弹制导 – 导弹制导
汽车导航系统
• 是在全球定位系统 是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新 基础上发展起来的一门新 型技术
车辆调度 管理
车辆调度 管理
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பைடு நூலகம்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。
• 调度中心可以直接向车 辆发送调度命令、 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 当通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定 定位终端用于车辆定 位的时候，称为车载GPS 位的时候，称为车载 • 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。 持有人那里， 中心或者车载 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 所以GPS定位系统中还包含了 定位系统中还包含了GSM网络通讯 网络通讯（ 机通讯），通过GSM网络用短信的方式把卫星定 ），通过 机通讯），通过 网络用短信的方式把卫星定 位信息发送到第三方。 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， 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 完成车载 防盗报警
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。
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。
GPS构成 构成
• 空间部分 • 地面控制系统 • 用户设备部分
空间部分
• • • • 21颗工作卫星 颗工作卫星 距地表20200km 距地表 均匀分布在6 均匀分布在 个轨道面 3 颗有源备份卫星
• 全球任何地方、任何 全球任何地方、 时间都可观测到4 时间都可观测到 颗以 上 • 随着时间的推移，导 随着时间的推移， 航精度会逐渐降低
伽利略卫星定位系统 伽利略卫星定位系统
简介
伽利略定位系统， 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 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； 务有导航、定位、授时；特殊服务有搜 索与救援； 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、 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、 行调度、海上运输系统、陆地车队运输 调度、精准农业。 调度、精准农业。2010年1月7日，欧 年 月 日 盟委员会称， 盟委员会称，欧盟的伽利略定位系统将 年起投入运营。 从2014年起投入运营。 年起投入运营
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。
系统概述
24颗卫星组成 数量 10米左右 精度 军民两用 用途 目前已有17颗卫星在轨运行，计 进展 划2008年全部部署到位
第一阶段（ 研制历程 第一阶段（1982-1990年） 年
到1984-1985年，由4颗卫星组成的试验 年 颗卫星组成的试验 系统达到验证系统的基本性能指标。 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 年开始逐步扩展， 星座从 年开始逐步扩展 年 系统第一阶段的测试计划已经完成，当时 系统第一阶段的测试计划已经完成， 空间星座已有10颗卫星 颗卫星， 格洛纳斯” 空间星座已有 颗卫星， “格洛纳斯” 系统示意图布置在轨道面1（ 颗 系统示意图布置在轨道面 （6颗）和轨道 面3（4颗）上。该星座每天至少能提供 （ 颗 15小时的二维定位覆盖，而三维覆盖至少 小时的二维定位覆盖， 小时的二维定位覆盖 可达8小时 小时。 可达 小时。
第二阶段（ 研制历程 第二阶段（1990年-1995年） 年 年 GLONASS测试计划的第二阶段主要完 测试计划的第二阶段主要完 成对用户设备的测试， 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 颗工作卫星 日最终布满24颗工作卫星 年 月 日最终布满 而告结束。 而告结束。随后系统开始进入完全工作 阶段。 由空间卫星系统（ 阶段。GLONASS由空间卫星系统（即 由空间卫星系统 空间部分）、 ）、地面监测与控制子系统 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（ ）、用户设备 （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。 户接收设备）三个基本部分组成。
手持GPS导航产品 导航产品 手持
• 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。 导航产品市场的繁荣。 动了 导航产品市场的繁荣 • 欧美国家导航设备普及率达到 欧美国家导航设备普及率达到90%，日 ， 本更是超过95%。 本更是超过 。 • 有分析师认为，手持导航仪会象 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， 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
应用范围(1) 应用范围
卫星导航首先是在军事需求的推动下发 展起来的， 展起来的，GLONASS与GPS一样可为 与 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、 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（ 位置、三维速度和时间信息（PVT信 信 ），这样不仅为海军舰船 空军飞机、 这样不仅为海军舰船、 息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、 陆军坦克、装甲车、 陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导 航。
应用范围(2) 应用范围
卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、 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。 的出现， 多的应用。GLONASS的出现，打破了 的出现 美国对卫星导航独家笼断的地位， 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 了美国利用 施以主权威慑给用户带 来的后顾之忧， 来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使 兼容使 用可以提供更好的精度几何因子， 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。 影响， 的 影响 从而提高定位精度。
原理及精度
• GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发 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 民用的C/A码和军用的 码和军用的P(Y)码 码和军用的 码 • 精度约为 米左右和 米左右 精度约为20米左右和 米左右和2米左右
GPS功用 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
卫星导航组成
• 导航卫星：卫星导航系统的空间部分， 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。 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 地面台站：跟踪、 并对卫星上设备工作进行控制管理， 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、 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。 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、 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。 数据预处理器、计算机和显示器等组成。
卫星导航系统
• • • • 美国GPS卫星导航系统 卫星导航系统 美国 俄罗斯GLONASS卫星导航系统 俄罗斯 卫星导航系统 欧洲Galileo卫星导航系统 欧洲 卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统
美国GPS卫星导航系统 美国GPS卫星导航系统
由 来
• 20世纪 年代，美国 世纪70年代 世纪 年代， 陆海空三军联合研制 • 经过 余年的研究实 经过20余年的研究实 耗资300亿美元 验，耗资 亿美元 • 1994年3月，全球覆 年 月 盖率高达98%的24颗 盖率高达 的 颗 GPS卫星 卫星
地面控制系统
• • • 监测站 主控制站 地面天线
• 主控制站位于美国科 罗拉多州春田市 • 负责收集由卫星传回 之讯息,并计算卫星 之讯息 并计算卫星 星历、相对距离,大 星历、相对距离 大 气校正等数据。 气校正等数据。
用户设备部分
• 捕获，跟踪卫星的 捕获， 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、 理位置的经纬度、 高度、速度、 高度、速度、时间 等信息