全球卫星导航系统格局讲解

1、全球卫星导航系统格局 全球卫星导航系统格局-四分天下 ? 目前全球的卫星导航系统除了美国的GPS系 统以外，还有欧洲的“伽利略”、俄罗斯的 “格洛纳斯”、中国的“北斗”等全球卫星 导航定位系统也在加快发展。 绪论 全球卫星导航系统格局 ? 美国的GPS卫星同步导航系统由 24颗卫星 组成，定位精确度约为误差少于 10米，是全球 卫星导航市场的垄断者。据悉，为保持在战略 和经济领域的优势，美国还正在实验第二代卫 星同步系统，计划再发射 20颗卫星，总数达到 44颗，届时精确度将高达误差少于 1米。 绪论 全球卫星导航系统格局 ? 俄罗斯GLONASS卫星导航系统由24 颗卫 星组成，定位精确度约

2、为10米左右。但由于 俄罗斯长期受资金短缺困扰，GLONASS系 统发展一直陷于停滞甚至倒退状态，目前在 轨运行卫星只有17颗，俄罗斯正拉拢印度参 与，俄政府期望于2008年可以令 GLONASS卫星全部部署到位。 绪论 全球卫星导航系统格局 ? 从规划而言，欧洲的“伽利略”卫星同步导航系统其规模极 大，最初规划时的目标就是要取代美国的 GPS 系统成为全球第一， 卫星数量为30颗，27颗为工作卫星，3颗为候补卫星，最高精确 度为误差少于1米。 ? 欧盟诸国2002 年签署合建“伽利略”系统协议时，预计到 2008 年即可投入运作，但与其它欧盟多国计划一样，“伽利略” 也因合作国之间无法处理利

3、益问题而一再拖延，目前最乐观的估 计是2011 年可以开始投入运作，而整个计划可于何时完成则无 法估计。 绪论 全球卫星导航系统格局 伽利略系统 ? 在伽利略卫星导航系统的开发和经营方面， 欧盟已与中国、印度、以色列和乌克兰签署 了合作开发协议，未来的伽利略系统将是一 人定位于全球卫星导航市场、多国共同参与 的系统，将成为美国GPS的重要竞争对手。 绪论 全球卫星导航系统格局 伽利略系统 ? 伽利略系统将有5大业务： ? 面向大众的普通业务； ? 面向专业客户的商业业务； ? 安全领域业务； ? 搜寻和营救业务； ? 公共业务。 绪论 全球卫星导航系统格局 ? 中国在2000年开始建设属于自己

4、的“北斗”卫 星同步导航定位系统，先后于2000年、2003年及今年 发射了5颗导航定位卫星。由于受卫星数量和分布范围 的限制，从严格意义上来讲，“北斗”卫星导航定位系 统在现阶段仍是区域性有源三维卫星定位与通信系统 （CNSS）。 ? 北斗”系统一旦完成30颗卫星的全球导航规模构 建，在规模上将超越俄罗斯的GLONASS，并进一步逼 近美国的下一代GPS系统。 绪论 全球卫星导航系统格局 “ 北斗北斗”誓言超欧、越俄、赶美誓言超欧、越俄、赶美 ? 据介绍，正在建设的“北斗”卫星导航系统 空间段可提供两种服务方式，即开放服务和 授权服务。 ? 开放服务是在服务区免费提供定位、测速和 授时服务，

5、定位精度为10米，授时精度为 50纳秒，测速精度为0.2米秒。 ? 授权服务是向授权用户提供更安全的定位、 测速、授时和通信服务信息。 绪论绪论 全球卫星导航系统格局全球卫星导航系统格局 北斗卫星导航系统与GPS的比较 ? 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- 140，北纬5- 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)。 ? 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

6、自己三维定位数据。 “ 北斗”誓言超欧、越俄、赶美 ? “ 北斗”卫星导航系统与其它全球导航与定位系统相 比最大的优势，在于它不仅能使用户知道自己的所在 位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方。 绪论 全球卫星导航系统格局 GPS概述 ? 建立国家 ? 美国(1958-1964 年，海军导航卫星系统 NNSS系统) ? 目的 ? 在全球范围内，提供实时、连续、全天候的导航定位及 授时服务 ? 开始筹建时间（国防部NAVSTAR/GPS） ? 1973年 ? 完全建成时间 ? 1995年 绪论 全球定位系统的产生、发展及前景 GPS 概述 GPS概述 ? 系统构成 ? 空间星座部分、地面控制部

7、分、用户设备部分 ? 服务方式 ? 通过由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务 ? 定位原理 ? 距离交会 ? 测距原理 ? 被动式电磁波测距 ? 特点 ? 全球覆盖、全天候、不间断、精度高 绪论绪论 全球定位系统的产生、发展及前景 GPS概述 “ 北斗”系统运作原理与流程 ? “ 北斗”卫星导航定位系统是全天候、全日 时提供卫星导航定位信息的区域导航系统， 所以用户随时都可以接收到卫星广播的询问 信号，服务范围以大陆地区为主。 ? 其定位原理系采用3球交会测星原理进行定 位，以2颗卫星为球心，2球心至用户的距 离为半径可画出2个球面另一个球面是以地 心为球心，画出以用户所在位置点至地心的

8、 距离为半径的球面，3个球面的交会点即为 用户的位置。 绪论 全球卫星导航系统格局 “ 北斗”系统运作原理与流程 ? “ 北斗”卫星导航定位系统是由太空的导航通信卫 星、地面控制中心和客户端三部分组成： ? 空间端有2枚地球同步轨道卫星，执行地面控制中 心与客户端的双向无线电信号的中继任务； ? 地面端包括民用网管中心，主要负责无线电信号的 发送接收，及整个系统的监控管，其中，民用网管 中心负责系统内民用用户的标记、识别和运行管理； ? 客户端是直接由用户使用的设备，即用户机，主要 用于接收地面控制中心经卫星转发的测距信号。 绪论 全球卫星导航系统格局 ? 北斗卫星导航系统组成： 北斗 空间端

9、 用户端 地面端 静 止 卫 星 非 静 止 卫 星 其 它 地 面 站 监 测 站 注 入 站 主 控 站 兼容 其他 卫星 系统 终端 北 斗 用 户 端 5颗 30颗 “ 北斗北斗”系统运作原理与流程系统运作原理与流程 ? 简单的说，“北斗”卫星导航定位系统具有 快速定位、简短通信和精密授时的三大主要 功能。 ? 快速定位：从用户发出定位申请，到收到结 果，只需1秒钟。而在这1秒钟内，整个系 统要完成发送申请信号、上传卫星、经地面 控制中心计算出位置，再从卫星将定位信息 送返申请用户等流程，而其中快速捕捉信号 只用了几毫秒。 绪论绪论 全球卫星导航系统格局全球卫星导航系统格局 “ 北斗北斗”系统运作原理与流程系统运作原理与流程 ? 简短通信：“北斗”卫星导航定位系统具有 用户与用户、用户与地面控制中心之间双向 数字简讯通信能力。运作流程为地面控制中 心接收到用户发送来的响应信号中的通信内 容，进行解读后再传送给收件人客户端。这 种简讯通信服务，GPS 无法提供。 绪论绪论 全