GPSGALILEOBDSGLONASS四大卫星定位系统的论述.docx

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1、GPS、GA1.I1.EOBDSG1.ONASS四大卫星定位系统的论述一、基本介第GPS数量：由24颗卫星组成。轨道：高度约20200公里，分布在6条交点互隔60度的轨道面上。精度：约为10米。用途：军民两用。进展：1993年全部建成，正在试验其次代卫星系统，安排放射20颗。G1.ONASS数豉：24颗卫星组成；精度：10米左右；用途：军民两用；进展：目前已t117颗卫星在轨运行，安排2008年全部部署到位。GA1.I1.EO数屈：30颗中高度圆轨道卫星组成，27颗为工作卫星，3颗为候补；轨道：高度为24126公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内；精度：最高精度小于1米；用途：主要为民用；进

2、展：2005年12月28FI首颗试验卫星已胜利放射，预料2008年前可开通定位服务。BDS数成：3颗卫星组成，2颗为工作卫星，1颗为备用卫星;用途：军民两用；进展：前两颗分别于2Ooo年和2OO3年放射胜利。二、系端组成空间部分 GPS：GPS的空间部分是由24颗卫星蛆成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表2020Okm的上空，匀称分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗）,轨道倾角为55。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会渐渐降低 G1.ONASS:G1.oNASS系统采纳中

3、高轨道的24颗卫星星座，有21颗工作星和3颗备份星，匀称分布在3个圆形轨道平面上，每轨道面有8颗，轨道高度H=19000km,运行周期T=llhl5min,倾角i=64.80 GA1.I1.EO:如下图所示，3。颗中轨道卫星（MEo）细成GaHIeo的空间丑星星座。丑星匀称地分布在高度约为23616km的3个轨道面上，每个轨道上有10颗，其中包括颗备用卫星，轨道倾角为56,卫星绕地球一周约14h22min,这样的布设可以满意全球无缝隙导航定位。卫星的设计寿命为20年，每颗卫星都将搭载导航载荷和台搜救转发器。卫星放射采纳一箭多星的放射方式，每次放射可以把5颗或6颗卫星同时送入轨道。可以满意放射任

4、务的运载火箭有Ariane-5、Soyue等。 BDS：rh3颗地球隐止轨道卫星组成，两颗工作卫星定位于东经80和140赤道上空，另花一颗位于东经110.5的备份卫星，可在某工作卫星失效时予以接替。 ：地面部分 GPS：地面限制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面限制站组成.监测站均配装方精密的钳钟和能够连续测盘到全部可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面限制站。地面限制站在每颗丑星运行至上空时,把这些导航数据与主控站指令注入到卫星。这种注入实行每颗

5、GPS卫星每天次的方式,并在卫星高开注入站作用范国之前进行最终的注入。假如某地面站发生故障,那么在见星中预存的导航信息还可用段时间,但导航精度会渐渐降低。 G1.ONASS:G1.oNASS星座的运行通过地面基站限制体系（GCS）完成，该体系包括：一个系统限制中心（GOHtSynO-2,莫斯科地区）和几个分布于俄罗斯大部地区的指挥跟踪台站（CTS）0这些台站主要用来跟踪G1.ONASS卫星，接收卫星信号和遥测数据。然后由SCC处理这些信息以确定卫星时钟和轨道姿态，并与时更新每个卫星的导航信息，这些更新信息再通过跟踪台站CTS传到各个卫星C，GA1.I1.EO:地面限制部分的两大功能包括导航限制

6、与星座维护以与完好性监控。地面限制部分的构成如产：(1)两个限制中心(GCC)。两个限制中心是地面限制部分的核心,分别位于法国和意大利。GCC的功能是：限制星座，保证卫星原子钟的同步，完好性信号的处理，监控卫星与由它们供应的服务，还有内部与外部数据的处理。GCC由轨道同步与处理设施(OSPF),精确授时设施(PTF),完好性处理设施(IPF),任务限制设施(MCF),卫星限制设施(SCF),服务产品设施(SPF)设施组成。(2) GA1.I1.EO上行筑路站(GUS)。来回于卫星的数据将通过GA1.I1.EO上行链路站的全球网络来传输，其中每个GUS都综合了一个TT&C站和一个任务上行站(MU

7、S)0TT&C站上行链路通过S波段放射，MUS通过C波段放射.(3) GA1.I1.Eo监测站(GSS)网络。分布在全球他围的GSS网络接收卫星导航信息(SIS),并旦检测卫星导航信号的质俄，以与气象和其他所要求的环境信息。这些站收到的信息将通过GA1.I1.EO通信网(GCN)中继传输至两个GeCo完好性信息是GA1.I1.Eo与其他GNSS系统的主要区分。(4) GA1.I1.EO全球通信网络。利用地面和VSAT卫星链路，把全部地面站和地面设施连接起来。BDS:由中心限制系统和标校系统组成。中心限制系统主要用于卫星轨道的确定、电离层校正、用户位置确定、用户短报文信息交换等。标校系统可供应距

8、离观测砧和校正参数.用户部分GPS：用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按肯定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测Et出接收天线至卫星的伪距离和距离的改变率,解调出卫星轨道参数等数据.依据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计獴，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以与GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备CGPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采纳机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源

9、时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测运用。G1.ONASS：到1995年为止，俄罗斯已研制了两代用户设备（UE）。第一代接收机只能用G1.ONASS来工作，与西方的同类GPS接收机相比，它偏大和偏重，有三种基本设计，即1通道、2通道和4通道接收机。其次代接收机是5通道、6通道和12通道设计，采纳了大规模集成电路和数字处理技术，而且民用接受机可用GPS和G1.ONASS两种系统来工作GA1.I1.EO：用户接收机与终端，其基本功能使在用户段实现Galileo系统所供应的各种卫星无线导航服务，它应具备下

10、列功能:(1)干脆接收GalileO的SIS信号；(2)拥有与区域和局域设施部分所供应服务的接口;(3)能与其他定位导航系统(例如GPS)与通信系统(例如UMTS)互操作。另外，Galileo接收机还具有通过集成标准化微芯片来实现其他功能的技术潜力。例如，实现下列功能：(1)将Galileo微型终端集成进入移动电话，使之具备定位导航功能；(2)集成航空导航功能，使之应用于E行器试验；(3)集成进入车载导航平自，向驾驶员供应定位与交通监测服务。Galileo卫星导航安排目前正处于来发和确认阶段，在2008年Galileo系统iE式建成并进入商业运行之前，其体系界都还可能有所更新。Galileo作

11、为世界上第一个全球民用卫星导航定位系统，将对将来世界科技、经济发展产生重大影响，因而跟踪了解GaIiIe。系统，对于我国将来更好地应用该系统，发展我国的科技与国民经济有着重要的意义。 BDS:用户段端也就是用户的终端，北斗可以同时兼容其他卫星导航系统的接收机。三、定位原理 GPS：利用GPS进行定位的基本原理是空间后方交会(如图)，即以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离(或距离差)的观测量为基础，依据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标（X,Y,Z）。GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫I距测成和载波相位测依两种。G1.ONASS:G1.ONASS定位

12、的原理是距离交会。G1.e）NASS卫星在任一时刻的位置可以通过卫星星历计算出来，理论上，只要知道用户到3颗卫星的距离，便可计算出用户的位置，但这要求卫星与用户以与卫星之间的时间同步精度极高，目前还不能完全满意，只好引入一个时间参数，由于多了一个未知量，因此，实际定位时要至少接收4颗卫星的信号。G1.ONASS卫星同时放射粗码（C/A码）和精码（P码），C/A码用于向民间供应标准定位，而P码用于俄罗斯军方高精度定位或科学探讨。GA1.I1.EO;被动式，方源无线电测距定位技术。 BDS:在空间中若已经确定A、B、C三点的空间位置，且第四点D到上述三点的距离皆已知的状况下，即可以确定D的空间位置

13、，原理如下：因为A点位置和AD间距离已知，可以推算出D点肯定位于以A为圆心、AD为半径的圆球表面，依据此方法乂可以得到以B、C为圆心的另两个圆球，即D点肯定在这三个圆球的交汇点匕即二球交汇定位。北斗的试验系统和正式系统的定位都依旅此原理C四、特点 GPS：GPS导航定位以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称 G1.ONASS：G1.oNASS与GPS有很多不同之处：一是卫星放射频率不同。GPS的卫星信号采纳码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号里不同的伪码区分。而G1.oNASS采纳频分多址体制，卫星频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。由于

14、卫星放射的载波频率不同，G1.oNASS可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而，具方更强的抗干扰实力。二是坐标系不同。GPS运用世界大地坐标系(WGS-84),而G1.ONASS运用前苏联地心坐标系(PE-90)三是时间标准不同。GPS系统时与世界协调时相关联，而G1.ONASS则与莫斯科标准时相关联。 GA1.I1.EO:1 .全天候、全球无健覆盖2,独立于美国，受欧洲限制的民用卫星导航定位系统3定位精度高于其它导航星座4 .导航定位服务多样性5 .具方地面与卫星通信实力，供应救援和搜寻服务6 .系统开放性7系统管理民间性BDS:北斗最大的特点，就是把导航与通信紧密结合起来，这是其他导

15、航系统所不具备的。比如沙漠、草原等地方，手机无法运用，北斗的这些特点就能发挥重要作用。2008年汶川地震，重灾区通信中断C救援部队持北斗终端设备进入，利用其短报文功能突破通信肓点，与外界取得了联系。同时管理中心则通过位置报告功能，随时驾驭着每一个终端所处的位置C而且北斗首次集纳多种轨道设计于一身，这样的混合轨道能供应更多可见卫星，可支持更长的连续观测时间和更高精度。五、发呈现状GPS:当前，GPS产业已经成为国际上八大无线产业之一，也是目前世界上发展最快的三大信息产业之一，世界各国都在瞄准这一巨大市场.从产品结构上看，当前GPS应用市场最红火的是车辆导航、消费产品和跟踪监控,尤其以车辆导航所占份额为最多。2002年，全球车辆导航产品的产值为近40亿美元，约占GPS产品总值的35.4%左右。2002年底，在日本装才导航系统的车辆保有量超过了700万台。2002年H本的车栽GPS导航仪产出，达到300万套，年增长率为33.3%。北美和欧洲的车载导航仪的销量在2002年内达到200万套，基本是每年都以翻一番的速度增长。为了能使GPS更好地满意军事、民间和商业用户不断增长的应用需求，美国确定用先进技术改进和完善GPS系统。G1.ONASS：Glonass-K卫星是完全基于非压力太平台的新型卫星，运用寿命达到十年，该型号卫星完成后，GkmaSS系统将与GPS