四大衛星導航定位系統應用發展現狀

2024年1月8日發(作者：乘除)

四大衛星導航定位系統應用發展現狀

1、美國GPS覆蓋率最高

美國GPS目前占據了全球衛星導航系統應用的95%，是全球覆蓋最高的衛星導航定位系統。GPS（Global Positioning System）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。廣泛地應用于大地測量、工程測量、地殼運動監測、工程變形監測等多種學科。GPS系統所發射的信號編碼有精碼與粗碼之分。精碼保密，主要提供給美國及其盟國的軍事用戶使用，定位精度較高；而粗碼則為全球客戶的民用服務。

現在運行的系統由24顆工作衛星和7顆備用衛星組成，它們分布在個6等間距的軌道平面上，每個軌道面上有4顆工作衛星，衛星軌道接近圓形。用戶在任何時間都至少能看到4顆到6顆衛星，定位一次僅需幾秒鐘， 可實現全球范圍連續的、近實時的定位、測速與授時。

目前， 隨著現有系統中占主體的第二代衛星陸續接近“退役”年齡，美國正加緊進行新一代衛星系統的研制和部署。第三代全球定位系統將完全不同于現役衛星的體系結構，首當其沖的是將星座布設作了根本性的改變。其次GPSⅢ的有效載荷變動，重量減少，功能增強，價格降低。衛星天線有大的變化，由點波束集束而成。此外，星鐘的要求提高了，要求具有高可靠性和高精度，衛星信號則要有靈活可控的結構和內容，并將使用更高功率的M碼信號，大大提高對付潛在干擾威脅的能力。

2、“伽利略”系統后來居上

“伽利略”系統憑借先進的技術和良好的兼容性，在民用市場展現了不凡的競爭力。1999年，歐洲提出了建立“伽利略”導航衛星系統的計劃。經過長時間的醞釀，2002年3月26日，歐盟15 國交通部長會議上正式啟動“伽利略”導航衛星計劃。該系統經費預算為32億～36億歐元，與美國GPS 系統花費的百億美元相比，“伽利略”系統的建設，是一個經濟、實用、高效、先進的系統。“伽利略”為

地面用戶提供3 種信號：免費使用的信號、加密且需交費使用的信號、加密且需滿足更高要求的信號，其精度依次提高。

技術優勢和系統兼容性是“伽利略”系統未來應用的保障。“伽利略”系統的衛星星座將由分布在3個軌道上的30顆中等高度軌道衛星構成。“伽利略”系統一共使用E5、E6、E2-L1-E1等三個頻段，而且伽利略系統衛星發射的信號功率強于目前的各種衛星導航定位系統，強信號可以提高系統的抗干擾能力，所以其抗干擾性能很強。另外，“伽利略”系統能夠與美國的GPS、俄羅斯的GLONASS

系統實現多系統內的相互兼容，“伽利略”的接收機可以采集各個系統的數據或者通過各個系統數據的組合來實現定位導航的要求。

3、GLONASS困難重重

俄羅斯Glonass系統由于經濟問題運行不暢，目前處于降效運行狀態。Glonass系統于上世紀70年代由蘇聯開發，主要用于軍事領域，由24顆衛星組成， 其中有工作衛星21顆， 分布在個3軌道平面上， 另有3顆衛星作為備份星。2001年俄羅斯與印度展開合作，將其升級為軍民兩用的全球導航系統。該系統分別采用軍用精碼和民用粗碼兩種導航碼，其導航精度軍民有別。該系統可提供全天候、全天時、高精度的三維導航定位和授時服務，其定位精度比GPS系統的定位精度略低。

受困于俄羅斯的經濟環境，Glonass系統自完成系統組網后沒能得到很好的維護，僅在1998年12月進行過一次補網衛星發射。目前，Glonass系統處于降效運行狀態，在軌工作的衛星僅有十余顆左右。

4、“北斗二代”發展駛入“快車道”

2009年將是北斗系統快速發展的一年。我國自二十世紀70年代開始引進第一代衛星定位技術即多普勒技術，80年代中期開始引進研究美國全球衛星定位技術。2000年10月31日和12月21日，我國先后發射了第一顆和第二顆自主開發的北斗導航試驗衛星，構成了我國第一代衛星導航定位系統。2003年5月25日，我國成功的將第三顆北斗導航定位衛星送入太空，建立了完善的第一代衛星導航定位系統——北斗系統。2007年4月14日成功發射了北斗二代系

統的第一顆衛星，2009年4月15日發射了第二顆衛星。北斗二代將包括35顆衛星，其中5顆是地球同步軌道，其余30顆是中地軌道衛星，能真正覆蓋全球。

2009年，北斗衛星導航定位第二代系統的研制建設工作進入攻堅階段，將有多顆衛星發射升空，2011年完成系統組網，基本具備運行能力。北斗一代自運行5年來，累計提供定位服務2.5億次、通信服務1.2億次、授時服務2500萬次，系統可靠性達99.98％。成功應用于各個領域，牽引推動了電子、通信、機械制造、地理信息等相關產業和信息服務業的發展。