认识卫星导航系统

1、认识卫星导航系统姜卫卫（河南理工大学 机械与动议工程学院）摘要：本文主要是介绍卫星导航的基本知识,现阶段存在的几种导航系统（美国的 GPS导航系统,欧洲的GALILEO导航系统，俄罗斯的GLONESS导航系统和中国正 在建设的北斗卫星导航系）及其应用。关键词：卫星导航系统的基本知识 GPS GALILEO GLONASS 北斗卫星 导te navigation system航定位系统的应用。te navigation systemRecognition of satellijiangweiwei(Machinery and motion Engineering College,H enan P

2、 oly technic University) Abstract: This paper mainly introduces the basic knowledge of satellite navigation, at this stage of the existence of several navigation system ( the United States GPS navigation system, the European GALILEO navigation system, the Russian GLONESS navigation system and China

3、is building the Beidou satellite navigation system ) and its application. Key words: satellite navigation system of the basic knowledge of GPS GALILEO GLONASS Beidou satellite navigation and positioning system application.引言处于对它的兴趣及开阔自己视野的目的，这学期的公选课选择了卫星导航系统。说句老实话起初知之甚少，但是通过这几周的学习对卫星导航多少了解了一些。下面 就这段

4、时间的收获同大家分享一下。盗控部分：中央控制照璃时闽同步跟踪卫星定机空间幡分，24期卫星盗控部分：中央控制照璃时闽同步跟踪卫星定机空间幡分，24期卫星广播!. 卫星 耽道.时间敬据及 辕蝴斑料值慝用户部分：接收设备 接收11星收号NAVIGATION SATELLITE SYSTEM）卫星导航系统有三部分组成：地面控 制部分，空间部分，用户装置部分。（1）地面控制部分，由主控站（负责管理、协调整个地面控制，系统的工作）、注入站（地面天线在主控站的控制下，向卫星注入寻电文）、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；（2）空间部分，由多颗卫星组成，分布在不同轨道平面上；（3）用户

5、装置部分，主要由接收机和卫星天线组成。卫星导航系统的工作机理（以GPS导航系统为例）(为-x)2(为-x)2+(yi -y+fzi -z)2 1 叫 c(仍此(X2-x)2+(y2-y)2+fe-z)21/2c(r43-Hd2(x3-x)2+(y3-y)2+(Z3-z)2iyzFc(H-Hd3(x4-x)2+(y4-y)2+(-z)21c(-Hd4己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算 出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得 知。 可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于 用户接受机使用的时钟

6、与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标 x、y、z夕卜，还要引进一个At即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4 个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到 4个卫星的信号。二，现阶段存在的几种导航系统：1.美国的GPS系统：GPS 是英文 Global Positioning System （全球定位系统）的简称，而其中 文简称为“球位系o GPS是20世纪70年 代由美国陆海空三军联合研制的新一代空 间卫星导航定位系统。其主要目的是为 陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，

7、经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。现在的GPS定位系统经过几十年的研究实验和高额的耗资的投入，以增加到32 颗卫星。实现了它卓越的导航定位能力。现在它不仅用于美国的军事，还为全球的民 用服务，它具有高精度、全天候、全球覆盖能力。随着全球定位系统的不断改进，硬、 软件的不断完善，GPS的应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门， 并开始逐步深入人们的日常生活。俄罗斯的GLONASS系统：2.2俄罗斯GLONASS全球卫星导 航系统 俄罗斯从1978年开始建设自己 的卫星导航定位系统GLONASS(Globa

8、l，务Navigation Satellite System)， 该系统计 划也由24颗卫星组成，是继美国GPS * 系统之后又一个全天候、高精度的全球 卫星导航定位系统。俄罗斯对GLONASS 系统采用了军民合用、不加密的开放政 策。GLONASS空间部分在1996年完成，俄罗斯宣布GLONASS具备了全面工作能力。俄罗斯及其以外的其他团体研制了 各种民用和军用用户设备。但根据美国林肯实验室的研究报告，1998年2月中旬， GLONASS星座上仅有12颗健康的卫星。全部卫星都能工作的情况比较少见，主要 原因是经费支撑不足。据报道，俄罗斯目前正在加紧寻求国际合作，共同维持系统运 行。欧洲的GA

9、LILEO系 统：美国是全球卫星导 航技术和应用的绝对领 导者。前苏联也曾建成 与美国相似的全球卫星导航系统，简称 GLONASS。但由于俄罗斯目前没有财力维持它的完全运作，GLONASS星座中的有效工作卫星仅有11颗，其影响较小。为了摆脱对美国GPS系统的依赖，欧洲航天局计划斥资43亿美元打造自己的“伽利略”卫星导航系统。该 系统将由30颗卫星组成。参与“伽利略”卫星导航系统研发的除了欧洲委员会各成 员国和欧洲航天局外，还包括6个欧洲之外的国家：中国、印度、以色列、摩洛哥、 沙特和乌克兰。目前，吸收其他国家加入“伽利略”系统研发工作的磋商仍在进行中。根据欧盟的设想，“伽利略”原计划分为四个阶

10、段，具体如下：第一阶段：系统的可行性评估。已于2000年底完成；第二阶段（2001-2005年）：系统开发和检测阶段。主要任务是汇总任务需求，开发24颗卫星和地面部分，系统在轨验证。第三阶段（2006-2007年）：系统建设阶段。主要任务是卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体联调。第四阶段（2008年-）:系统商业运行阶段。系统预计到2014年达到收支平衡，实现独立运转。4.中国的北斗卫星系统：中国北斗卫星导航系统（COMPASS，中文音译名称BeiDou），作为中国独立发 展、自主运行的全球卫星导航系统，是国家正在建设的重要空间信息基础设施，可广泛用于经济社会的各个领域。中I司止斗fl.

11、 rSSiGFS,- hE女暗斧的第二代工ItJ1IE理正篥EE, ZUI 泛用于经济社会的各个领域。中I司止斗fl. rSSiGFS,- hE女暗斧的第二代工ItJ1IE理正篥EE, ZUI H-RJ-H-I* 定Her.I蚀事康币跖讦1*位林宅联系能三卫匚出本呈 其用.计用拦It谊用瓯导罄丑国可卜 间，点性*1.旧！站口他中国北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后，全球第四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年将覆盖亚太区域，2020年将形成 由30多颗卫星组网具有覆盖全球的能力。高精度的北斗卫星导航系统实现自主创新， 既具备GPS和伽利略系统的功能，又具备短报

12、文通信功能。北斗卫星导航系统的建 设目标是：建成独立自主、开放 兼容、技术先进、稳定可靠的覆 盖全球的北斗卫星导航系统，促 进卫星导航产业链形成，形成完 善的国家卫星导航应用产业支 撑、推广和保障体系，推动卫星 导航在国民经济社会各行业的 广泛应用。北斗卫星导航系统由 空间段、地面段和用户段三部分 组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、 注入站和监测站等若十个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统 兼容的终端。按照“三步走”的发展战略，北斗卫星导航系统将于2012年前具备亚太地区 区域服务能力，2020年左右建成由30余颗卫星、地面段和各类用户终端构成的、覆 盖全球的大型航天系统三，卫星导航系统的应用各国本着强大自己国防力量建立起了卫星导航系统，所以最主要的应用即用于军 事（全球定位以确保命中率，以致占于不败之地）。其次就是民用，可以应用于生活 的各个方面例如，农业，国土资源的检测，交通系统等等。随着中国北斗卫星导航系统的建立，我们就会逐渐摆脱对美国GPS导航系统的 依赖。有了我们自己的导航系统，自然就比从国外引进的便宜的多，其应用领域也会 不断扩大，以致覆盖生活的各个方面。而且我们还不用担心有被禁用的一天。就应用 来说我们学的机械设计，我们可以在今后的设计中运用卫星导航这一理念，