我国及世界各国导航卫星发展状况综述
我国及世界各国导航卫星发展状况综述
China and the world of the development of navigation
satellite
摘要随着卫星导航技术的飞速发展，卫星导航已基本取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了较大提高。目前世界上采用的定位系统主要为美国的全球定位系统(GPS )，俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)，欧洲的伽利略系统(GALILEO )，中国的“北斗一号”导航系统以及日本的准天顶卫星系。
关键词GPS GLONASS 伽利略全球卫星导航定位系统“北斗一号”导航系统准天顶卫星系统
一、GPS全球定位系统
GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资10多亿美元而建立的。其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。GPS系统的研制计划分为三个阶段。第一阶段(1973-1978)是方案论证阶段。第二阶段(1979-1985)是工程研制和系统试验阶段，测试结果令人满意，系统达到了预定设计目标，当时有7颗实验卫星在轨道上飞行，已提供了有限的导航能力。第三阶段为改善系统性能，为整个系统投人使用阶段。原计划从1986年起，由航天飞机分批把工作型卫星送入轨道，1989年系统全面组网实用，达到三维定位能力。由于航天飞机失事,GPS 系统的第三阶段计划被推迟到1989年2月才开始执行。1990年左右，轨道上已有12颗卫星，实现二维定位能力;1992年左右，GPS系统已全面组网进人实用阶段。1993年GPS太空卫星网完全建成。
GPS是24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24颗卫星分布在高度为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星，在地球上任何一点，任何时刻都可以同时接受到来自4颗以上卫星的信号。也就是说GPS
的卫星所发射的信息覆盖着整个地球表面。
目前GPS的发展主要分为以下几个阶段:
1、GPS现代化第一阶段：发射12颗改进型的GPS BLOCKⅡR型卫星，它们具有一些新的功能。既能发射第二民用码，即在L2上加载CA码;在L1和L2上播发P( y)码的同时，在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码(M码); ⅡR 型的信号发射功率，不论在民用通道还是军用通道上都有很大提高。
2、GPS现代化第二阶段：发射6颗GPS BLOCKⅡF (“ⅡF Lite" )。GPS BLOCK ⅡF 型卫星除了有上面提到的GPS BLOCK ⅡR型卫星的功能外，还进一步强化发射M码的功率和增加发射第三民用频率，即L5频道。GPSⅡF型卫星的第一颗的发射不迟于2005年。到2008年在空中运行的GPS卫星中，至少有18颗ⅡF型卫星，以保证M码的全球覆盖。到2016年GPS卫星系统应全部以ⅡF卫星运行，共计24+3颗。
3、GPS现代化计划的第三阶段：发射的GPS BLOCK Ⅲ型卫星，在2003年
前完成代号为GPSⅢ的GIS完全现代化计划设计工作。目前正在研究未来GPSⅢ卫星导航的需求，讨论制定GPSⅢ型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险，计划在2008年要发射GPSⅢ的第一颗实验卫星。计划用近20年的时间完成GPSⅢ计划，取代目前的GPSⅡ。
截止2003年7月美国在轨道上的GPS卫星为29颗。主要为BLOCKI A型卫星，少量为GPS-HR型卫星。针对伊拉克战争中美军GPS设备受干扰机干扰的问题，美国空军同洛克希德·马丁公司签订了合同改进现存将在今后发射的12颗GPS - I R型卫星，目的是加载第二个民用信号和新的军用M码信号。。
二、GLONASS全球卫星导航系统
GLONASS 是Global Navigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写，是前苏联从80年代初开始建设的卫星导航系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.80。
与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星(G PS是码分多址CDMA,根据调制码来区分卫星)。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625k(MHz)和
L2=1,246+0.4375k(MHz)，其中k=1~24为每颗卫星的频率编号。GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。
GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射人轨，卫星采用三轴稳定体制，整体质量1400kg,设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密钟为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。
GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。为进一步提高GLONASS系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄政府计划用4年时间将其更新为GLONASS-M系统。内容有:改进一些地面测控站设施;延长卫星的在轨寿命到8年;实现系统更高的定位精度:位置精度提高到10 - 15m，定时精度提高到20 - 30ns，速度精度达到0,01m / s。从1993年到2000年10月，俄已陆续发射了20余颗GLONASS卫星，但由于部分卫星的升空时间相隔达8年，而卫星的服务期有限，因此截至2002年11月底，能够运行的GLONASS卫星只剩下6颗02002年12月，俄航天军已将3颗新的GLONASS卫星送人预定轨道，拉开了重新部署该卫星系统的序幕。按航天部门的规划，到2003年前俄将启用10-12颗"GLONASS卫星，达到最低限度的综合使用标准，在2005年之前卫星的总数将达约20颗。其中，部分卫星将采用新技术，其服务期将长达7至10年。计划在2007年实现24颗完整星座。
三、伽利略全球卫星导航定位系统(GALILEO)
伽利略系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度、高可靠性的定位服务，同时它实现完全非军方控制、管理。伽利略系统是由
欧空局和欧洲联盟发起并提供主要资金支持，不仅能够使欧洲在交通管理和遥测设施建设方面摆脱对美国和俄罗斯的依赖，而且还能给欧洲的设备制造和应用服务带来巨大的经济效益，同时创造许多全新的就业机会。
伽利略系统能够与美国的GPS,俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互兼容，任何用户将来都可以用一个接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求，伽利略系统可以分发实时的米级定位精度信息，这是现有的卫星导航系统所没有的。同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务，如果失败也能够在几秒钟内通知用户，对安全性有特殊要求的情况如:运行的火车、导航汽车、飞机着陆等，伽利略系统的应用就特别适合。
2002年3月欧盟15国交通部长会议一致决定，正式启动伽利略(Galileo)
卫星导航定位系统计划。根据该计划，伽利略系统的第一颗卫星将于2004年发射升空，至2008年共发射30颗卫星以构建整个导航系统网络。这标志着在2008欧洲将拥有自己的卫星导航定位系统，并结束美国全球卫星定位系统(GPS)在世界独霸天下的局面。
四、“北斗一号”导航系统
1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士与合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，这一系统称为“双星定位系统”。
这个系统由两颗在经度上相差一定距离(角度)的同步定点卫星，一个运行控制主地面站和若干个地面用户站组成。主地面站发信号经过两颗同步定点卫星到用户站;用户站接收到主地面站发来的信号后，即做出回答，回答信号经过这两颗卫星返回到主地面站。主站一两颗卫星—用户站之间的信号往返，可以测定用户站分别到两颗卫星的斜距。假设大略知道用户站所在地至地心的距离，这样，已知空间3个点(两颗卫星和一个地心)的位置和已知用户站至这3个点的距离，就可以通过设在主地面站中的大型计算机计算，得到用户站的位置。然后，主地面站把用户站的位置信息经过卫星通知用户站。这就是定位过程。用户站要有发射和接收设备。主地面站和用户站之间还可以互通简短的电报。根据这一设想，中国研制了北斗导航卫星系统。于2000年10月和12月发射了两颗“北斗一号”工作卫星，并于2003年5月发射了备份卫星，标志着第一代北斗导航系统的建成。中国自行建设的“北斗一号”卫星导航定位系统除在国防建设上有着重要作用外，在国民经济领域有着非常广泛的应用前景，比如，可为西部和跨省区运营车辆，沿海和内河船舶的监控、调度和遇险救援提供廉价、高效、可靠的定位和通信手段;可为水利气象、石油、海洋、森林防火等部门提供精确的卫星资料;
可为通信、电力和交通等关系国民经济命脉的行业提供精确的相关服务。
我国的“北斗一号”导航系统与美国的GPS和俄罗斯的GLONASS相比，有很大的不同：
1、使用范围不同。“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统，在全球的任何一点，只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标。
2、卫星的数量和轨道不同。GPS和GLONASS都是由空间部分、地面监控部分和用户接收机部分组成，都是使用24颗高度约2万公里左右的卫星组成卫星星座。“北斗一号”是3颗位于高度近3.6万公里的地球同步轨道。
3、定位原理不同。“北斗一号”是用户先应发射需要定位的信号，通过卫星
转发至地面控制中心，地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户;而GPS和GLONASS只需要接收4个卫星的位置信息，由自己解算出三维坐标。由于“北斗一号”本身是两维导航系统，仅靠2颗星的观测量尚不能定位，观测量的取得及定位解算均在地面中心站进行，卫星和用户机需具有转发或收发信号功能，这实际上也就具有了一定的通信功能。这是GPS和GLONASS所不具备的。
基于以上特点，可以看出“北斗一号”导航系统存在以下不足：
1、由于“北斗一号”定位终端使用时是双向通信，由地面控制站把定位信息返传给定位终端，时延长(秒级)，不能应用于音速飞行的装备，如飞机等。
2、由于“北斗一号”的定位过程需要地面控制中心与定位终端之间进行通信，受信道限制，对大规模应用形成了障碍。
3、由于“北斗一号”定位终端需要有发射单元，成本高、使用条件受约束大，个人手持式应用的可能性低，主要还是车、船载应用。
4、如果地面控制站出现故障，则全系统失去作用。
5、在军事上，由于“北斗一号”定位终端是有源终端，定位过程发射电磁信号，马上暴露了使用者的位置，如果是特种部队、战舰使用，无疑是主动申请敌方“向我开炮!”。且敌方只要把侦测到的定位终端发射信号进行高密度、重复发送，就会造成无数台定位终端在同时中请服务的假象，阻塞了有限的信道，使真正的定位终端不能工作、或响应减慢。
为了改进以上缺点，我国将建设二代“北斗”导航系统。二代“北斗”相当于GPS第二代的水平，它将在一代的基础上不断补充卫星数，增加其功能，提高其整体水平，并保留通讯的功能.同时二代卫星的寿命将达到十年左右。预计2010年，集无源和有源定位于一体的我国导航定位系统—二代“北斗”将建成。
五、准天顶卫星系统
日本的“准天顶卫星系统”的设计目标是为新一代移动通信、广播电视、卫星定位、信息服务提供技术支持。日本海上保安厅从用一年时间对美国全球定位系统进行了调查，结果表明，美国的全球定位系统的精确度会随着季节、纬度和时间不同而变化，十月的冲绳定位误差最大，有时可达28米。准天顶卫星系统发射的一部分信号为GPS补充信号，该信号将有助于实现更加精确的定位。据日本海上保安厅称，该系统和GPS并用，定位精度将高达十几厘米。该系统至少由3颗卫星组成，它们在距地面约3.6万公里的圆形轨道上以每天1周的速度运行。和地球同步轨道卫星不同的是，它们各自有不同的轨道，并且这3条轨道都与地球赤道所在平面成45度的夹角。因此，从日本本土来看始终有1颗卫星停留在靠近天空顶点的地方，所以日本人称之为“准天顶卫星系统”。第一颗卫星计划在2008年发射。
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国外卫星导航应用标准综述概论
国外卫星导航应用标准综述 一、引言 全球卫星导航系统已深入到各国安全、经济领域的方方面面，已成为现代高新技术民用的成功典范。以产业化程度最高的GPS为例，已逐步演变为一种世界性的高新技术产业，它使航空、航海、测绘、时间及机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的转变，它开拓了个人移动位置服务等全新的信息服务领域。随着卫星导航应用的逐步深入及应用领域的逐渐拓展，国外发布了大量卫星导航应用标准，本文将主要针对目前检索到的国外卫星导航应用标准进行梳理和分析。 二、国际及国外卫星导航相关标准化组织 卫星导航应用范围非常广，涉及卫星导航相关的国际和国外标准化组织也非常多，它们共同研究制定各国在航空、航海等领域赖以遵循、统一通用的导航条约法规、规范等标准。与卫星导航相关的国际级标准化组织主要有国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）。此外，还有其他比较权威的区域标准化组织和国际组织也参与制定和发布卫星导航技术标准。经过调研与分析，共整理出了24个与卫星导航相关的标准化组织，这些标准化组织并不能涵盖卫星导航应用的所有领域，但已反映了卫星导航应用主流领域的标准化组织情况，如表1所示。其中美国的标准化组织有8个，欧洲的标准化组织有4个，核心的标准化组织除ISO、IEC和ITU外，还有ARINC、ETSI、FAA、NMEA、RTCM 和RTCA。
三、国外卫星导航应用标准分析 通过对表1中24个组织和机构的调研，共检索到卫星导航应用相关标准191项。经过整理和分析， 表1 与卫星导航相关的国际、国外标准化组织和国际组织（双线分割）
可将其归纳为卫星导航系统标准、卫星导航应用基础标准、电子地图标准、接收设备数据格式标准、差分技术标准、接收设备性能要求与检测方法六类。其中，卫星导航系统标准主要是各卫星导航系统的接口标准、系统性能标准；卫星导航应用基础标准主要为术语类和时空系统类标准；接收设备数据格式主要为应用领域的接收设备通用数据格式要求标准，差分技术标准为增强导航定位精度采用的差分技术和格式标准；接收设备性能要求与检测方法主要是各类接收机的标准。 1.卫星导航系统标准 1.1系统接口标准 系统接口标准主要是各卫星导航系统研制国公布的接口控制文件。目前GPS系统、GLONASS系统和Galileo系统都已经公布了各自的接口控制文件。 以GPS系统为例，自20世纪90年代末美国政府提出GPS现代化计划以来，美国军方先后发布了IS-GPS-200、IS-GPS-705、IS-GPS-800和IS-GPS-870四类接口性能规范：IS-GPS-200对GPS空间段与GPS无线电频率链路1（L1）和2（L2）的用户接收机之间的接口要求进行了定义，最新版本为IS-GPS-200G； IS-GPS-705规定了GPS无线电频率链路5（L5）上全球定位系统空间段和导航用户段之间的接口要求，其最新版本为IS-GPS-705C； IS-GPS-800定义了无线电频率链路1（L1）上GPS卫星与导航接收机之间的信号传输特征。虽然广播频段L1内有多个信号，这个接口规范只定义了L1内的民用信号（L1C），其最新版本为IS-GPS-800C；
导航系统发展趋势
船用导航产品技术发展趋势 1概述 船用导航技术很多，主要由磁导航、卫星导航、无线电导航、雷达导航、惯性导航和天体导航。我公司主要涉及磁导航和惯性导航，磁导航发展较早，主要产品为磁罗经，惯性导航产品同样有着辉煌的历史，是国内最早一批开始惯性导航产品的企业。 磁罗经因其连续工作时间长、自主性强、可靠性强和经济性好等显著地优点，始终是为各类舰艇与传播提供航向和观测物标方位等数据所必备的导航仪器。尽管近年来陀螺罗经、GPS定位设备、船用雷达的技术与精度有了飞跃式发展，但依然不可以取代磁罗经在舰艇上的使用地位。惯性导航设备可以为载体提供航向、位置、姿态、速度等基本物理信息，是信息化装备中最核心的传感设备之一。惯性导航设备仅需要敏感地球自转而不需要借助外界任何的光、电、磁信息的机理决定了它的完全自主的特点，是复杂战场环境中保底的导航手段。惯性导航技术是最重要的军用技术之一，可以毫不夸张的说，惯性导航的发展水平直接影响了一个国家的武器装备的先进性。惯性导航产业起步于军用，目前仍主要应用于军用领域。不过随着随着成本的降低和需求的增长，其范围已由原来的舰艇、飞机、航天宇航、制导武器、战车等军用或军民两用领域，扩展到大地测量、资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等民用领域，甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被广泛应用。 2国外发展现状 2.1磁罗经 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，地磁场是一种天然的矢量场，由地球自身的物理特性所产生，其方向和强度几乎不随时间、天气等的影响。因此，与其它导航方式相比，地磁导航是一种极为稳定，误差不累加（陀螺），不依赖于外界数据交互（GPS）的自主导航方式。虽然历史悠久，直到今日仍然被广泛的用于各类导航领域。并且是IMO（国际海事组织）强制装船的设备。过去，由于弱磁测量技术的限制，一直采用机械式磁罗经，与其他导航技术相比，地磁导航技术并未有真正的突破和发展。Sperry Marine 作为国外老牌导航产品厂商，生产的磁罗经目前依然在销售，其航向精度标称值优于0.5°。
北斗卫星导航系统与应用综述
北斗卫星导航系统及应用综述 0引言 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球围全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。 1 北斗卫星导航系统基本信息介绍 中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 1.1 北斗卫星导航系统的定位原理 “北斗一号”卫星导航系统的定位原理与GPS系统不同,GPS采用的是被动式伪码单向测距三维导航,由用户设备独立解算自己的三维定位数据,而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分,由两种基本形式的卫星组成,分别适应于GEO和MEO轨道。“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。有效载荷包括导航分系统、天线分系统。GEO卫星还含有RDSS有效载荷。因此,“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。“北斗”导航卫星分别在1559MH z～1610MH z、1200MH z～1300MH z两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。 “北斗二号”导航卫星系统体制第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是: 第二代用户机可免发上行信号,不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息,而是通过直接接收卫星单程测距信号来自己定位, 系统的用户容量不受限制,并可提高用户位置隐蔽性。
惯性导航系统发展综述报告
惯性导航系统发展综述报告 学号：姓名： 摘要：本文介绍了惯性导航系统的主要组成、基本原理、分类以及优缺点。列举了惯性导航系统在当前的主要应用领域及发展趋势。 关键词：惯性导航系统、陀螺仪、加速度计、GPS、组合导航 一.引言 美国《防务新闻》网站报道称，美军正在研制新型导航定位设备，以替代现在广泛使用的GPS卫星定位导航系统。GPS之所以被美军诟病，主要是由于该系统过于依赖脆弱的天基卫星系统。卫星在战时极易被干扰、破坏，或受到网络攻击，自身安全性难以得到有效保证。为有效解决GPS安全性问题和美军对精确定位、导航、授时服务的需求之间难以调和的矛盾，美军开始积极寻求GPS 的替代品。据称，基于现代原子物理学最新成就的微型惯性导航技术是未来代替GPS的一个重要的技术解决方案。 惯性导航系统是人类最早研发明的导航系统之一。早在1942年德国在V-2火箭上就率先应用了惯性导航技术。从2009年，美国国防部先进研究项目局就深入进行新一代微型惯性导航技术的研发与测试工作。据悉，这种新一代导航系统主要通过集成在微型芯片上的三个原子陀螺仪、加速器和原子钟精确测量载体平台相对惯性空间的角速率和加速度信息，利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供精确的授时服务。 美军也对该系统的未来发展充满信心。安德瑞·席克尔认为，就像30年前人们没有预想到GPS会发展到目前如此程度一样，在未来20年新一代微型惯性导航系统的发展程度也是无可限量的。 从此报道中可以看出研究惯性导航技术的重要作用。 二．惯性导航系统的概念 惯性导航（inertial navigation）是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件（加速度计）来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到
全球四大卫星导航系统对比
简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫
星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：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。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定
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全球卫星导航系统测量报告摘要： 全球卫星导航系统可以以高精度、全天候、快速地测定地面点的三位坐标，点间无需通视，不用建标，比常规测量方法的成本低，而且具有仪器轻巧，操作方便等优点，对传统测量的理论与方法产生了革命性的影响，促进了测绘科学技术的现代化，在军事、民用及其他领域都得到了广泛的应用。在工程测量的各个领域，从一般的控制测量到精密工程测量，都显出极大的优势。这种技术还可以应用在桥梁工程、隧道与管道工程、海峡贯通与连接工程、精密设备安装工程等。 全球卫星导航系统无疑极大地改变了以往需要巨大人力与精力来进行测量的局面，促进了生产力与各种工程领域的发展。因此，研究这一系统是有极大的必要性的。 正文： 一．全球卫星导航系统的发展 为了实现全球性、全天候、高精度地连续导航定位，美国国防部从1973年开始，进过二十多年的发展，号子三百亿美元，于1993年成功建立了第二代卫星导航系统——GPS卫星全球定位系统。GPS 是利用卫星发射的无线电信号进行导航定位，它有着良好的保密性与抗干扰性，同时也满足了人们对于开发这一系统的初衷。这是美国导航技术现代化的重要标志。 目前全球卫星导航系统除了美国的GPS系统外，还主要有俄罗斯的GLONASS、中国的北斗、欧盟的GALILEO等。
GLONASS系统开发于苏联时期，后来由俄罗斯建立了本国的全球卫星导航系统，1995年建成了由24颗卫星组成的卫星星座。这一系统至少需要18颗卫星来提供对俄罗斯全境的卫星定位与导航服务，如果要对全球来提供服务则需要24颗卫星。主要服务内容为确定陆地、海洋、空中目标的坐标与运动速度等信息。但由于各种因素的影响，该系统很长一段时间内不能进行正常的工作。目前该系统正在进行全面更新。 伽利略定位系统是由欧盟主导的一个正在建造的卫星定位系统。是继GPS和GLONASS之后第三个可供民用的定位系统。该系统由30颗卫星组成，于2005年发射了第一颗卫星，由于技术问题，完成目标由2008年延长到了2014年左右。 伽利略卫星导航系统是民用定位系统，不存在军用和民用冲突的问题。此外，其卫星运行高度高于GPS系统的卫星，因此覆盖率较高，定位精度将优于GPS全球定位系统。 北斗卫星导航系统是我国目前正在实施的自主开发、独立运行的主动式卫星导航系统。2000年发射了第一颗北斗卫星，到2003年，组成了第一代由三颗地球同步卫星组成的实验星座，可用于我国境内和周边地区的导航定位。 我国正在建设的北斗卫星导航系统空间段将有五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星组成。截止2012年，我国已经发射了16颗卫星。目前的开放服务对服务区内免费提供定位、测速和授时服务。授权服务将对授权用户提供更加安全的定位、测速、授时、通信和系
北斗导航系统发展史
北斗导航系统发展史 摘要：2016年6月12日，中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务，为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统，北斗与俄罗斯的GLONASS，美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。虽然在这四大导航系统中，北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。北斗已经同高铁一样，成为中国在世界上一张亮眼的名片。回顾北斗系统发展的历程，不仅能让人体会到个中艰辛。更能为我国科技建设提供值得参考的经验。 1. 全球卫星导航系统的起源 1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。这颗卫星的构造非常简单，只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。但在当时，这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现：由于卫星与地面之间有着相对运动，接收到的电磁波信号存在多普勒频移。如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线，就可以计算出卫星的运行轨道。但是反过来，如果已知了卫星的运行轨道，就能通过多普勒算出用户的位置，这就是卫星导航系统的最初构想。 如何在茫茫大海上定位军舰，对于美国海军来说一直是个大问题。在苏联发射第一颗卫星之前，海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统，船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差，就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。再利用另外两个发射台，可以将位置确定在另一条双曲线上。通过计算出双曲线的两个交点，采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。相较GPS，罗兰系统的作用范围有限（最远2000km），定位精度低（百米级），而且只能提供二维定位，在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。美国海军敏锐地意识到使用卫星定位的巨大潜力，于1958年起与美国国防部高级研究计划局（DARPA）共同进行了对海军导航定位系统（NNSS）的基础研究，并成功开发出了世界上第一个卫星导航系统----子午（Transit）卫星系统。子午卫星系统一共包含六颗通过极地的卫星，只能够提供精度较低的二维定位，而且每次定位的时间长达30-110分钟，从现在看来应用价值不高，但是子午卫星系统验证了构建卫星导航系统的可行性，而且该系统的许多想法对于GPS的开发、应用有着相当重要的借鉴意义。 在子午卫星系统的基础上，美国国防部于1973年4月提出了研究更加先进的新一代导航定位系统的想法，这就是全球定位系统（GPS）。经过20年的建设，至1993年已经建成实用的包含24颗卫星的GPS星座。相比子午卫星系统，GPS提高了卫星数量、采用了更加先进的计时设备、同时将之前采用的多普勒定位方法改进为基于伪随机测距码的定位方法，能够提供实时、精确的导航服务。而且通过覆盖全球的GPS卫星星座，GPS能够在世界任何地方提供全天候的导航、授时服务。在美国宣布要研制全球导航卫星系统以后，当时冷战的另一方苏联紧追不舍，也提出了建设导航卫星系统的设想，在80年代初开始建设与GPS 类似的GLONASS系统，并最终于1995年建设成拥有24颗卫星的完整系统。 2. 为什么要发展自主导航系统： 当前，GPS占据了全球导航定位市场的绝大多数份额。一提到导航定位，人们首先想起的就是GPS。经过多年的发展，GPS系统在市场上已经形成了一整套成熟、廉价的解决方案。那么既然已经有了这样一套现成可用的卫星导航系统，为什么我们还要不惜耗费那么多人力、物力重复建设我们的北斗导航系统呢？ 回到GPS系统上，根据伪随机码序列的不同，GPS播放的信号可以分为C/A码（民用），P码（军用）。P码的定位精度高于民码，但是只有授权用户才能使用。在第一代的GPS系统中，由于采用C/A码的民用定位精度远高于美国技术人员的预测值。为了保护美国的国家安全，美国于1984年采用了选择可用性技术（Selective Availablity），这项技术通过向卫星播发的电磁波施加干扰，限制了非特许用户的定位精度。虽然在其后的第二代GPS系统中，美国取消了这项政策。但是民用GPS信号的精度相比军用还是相差巨大。而且，在冲突或者紧急情况下，如果美军再次采用SA技术在GPS民码中引入干扰或者直接
全球四大导航系统
全球四大卫星定位系统 目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的"伽利略"系统、和中国的北斗卫星导航系统。 一、美国GPS长期垄断 美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。GPS原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS"收获颇丰"。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号--也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个"大概"。在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。 2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号："斩首行动"；4月，一架B-1B"枪骑兵"轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。 二、俄罗斯GLONASS（格洛纳斯）系统 "格洛纳斯GLONASS"是俄语中"全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE"的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。1995年俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。它也由24颗卫星组成，原理和方案都与GPS类似，不过，其24颗卫星分布在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。每颗卫星都在19100千米高、64.8°倾角的轨道上运行，轨道周期为11小时15分钟。地面控制部分全部都在俄罗斯领土境内。俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达1米，速度误差仅为15厘米/秒。如果必要，该
我国及世界各国导航卫星发展状况综述
我国及世界各国导航卫星发展状况综述 China and the world of the development of navigation satellite 摘要随着卫星导航技术的飞速发展，卫星导航已基本取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了较大提高。目前世界上采用的定位系统主要为美国的全球定位系统(GPS )，俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)，欧洲的伽利略系统(GALILEO )，中国的“北斗一号”导航系统以及日本的准天顶卫星系。 关键词GPS GLONASS 伽利略全球卫星导航定位系统“北斗一号”导航系统准天顶卫星系统 一、GPS全球定位系统 GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资10多亿美元而建立的。其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。GPS系统的研制计划分为三个阶段。第一阶段(1973-1978)是方案论证阶段。第二阶段(1979-1985)是工程研制和系统试验阶段，测试结果令人满意，系统达到了预定设计目标，当时有7颗实验卫星在轨道上飞行，已提供了有限的导航能力。第三阶段为改善系统性能，为整个系统投人使用阶段。原计划从1986年起，由航天飞机分批把工作型卫星送入轨道，1989年系统全面组网实用，达到三维定位能力。由于航天飞机失事,GPS 系统的第三阶段计划被推迟到1989年2月才开始执行。1990年左右，轨道上已有12颗卫星，实现二维定位能力;1992年左右，GPS系统已全面组网进人实用阶段。1993年GPS太空卫星网完全建成。 GPS是24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24颗卫星分布在高度为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星，在地球上任何一点，任何时刻都可以同时接受到来自4颗以上卫星的信号。也就是说GPS 的卫星所发射的信息覆盖着整个地球表面。 目前GPS的发展主要分为以下几个阶段: 1、GPS现代化第一阶段：发射12颗改进型的GPS BLOCKⅡR型卫星，它们具有一些新的功能。既能发射第二民用码，即在L2上加载CA码;在L1和L2上播发P( y)码的同时，在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码(M码); ⅡR 型的信号发射功率，不论在民用通道还是军用通道上都有很大提高。 2、GPS现代化第二阶段：发射6颗GPS BLOCKⅡF (“ⅡF Lite" )。GPS BLOCK ⅡF 型卫星除了有上面提到的GPS BLOCK ⅡR型卫星的功能外，还进一步强化发射M码的功率和增加发射第三民用频率，即L5频道。GPSⅡF型卫星的第一颗的发射不迟于2005年。到2008年在空中运行的GPS卫星中，至少有18颗ⅡF型卫星，以保证M码的全球覆盖。到2016年GPS卫星系统应全部以ⅡF卫星运行，共计24+3颗。 3、GPS现代化计划的第三阶段：发射的GPS BLOCK Ⅲ型卫星，在2003年
全球卫星导航系统原理与应用
第六章全球卫星导航系统原理及应用 第一节卫星定位技术简介 一、概述 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统（GPS）、俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS、正在发展研究的有欧盟的GALILEO系统、中国北斗卫星导航广域增强系统。 全球定位系统（GPS）是众多卫星导航系统之一，GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是：利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用，在物探测量工作中广泛普及及应用。对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距，而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。 随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营，综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统，其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。 二、卫星定位技术的发展 1957年10月4日，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后，人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究，人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代，世界各国争相利用人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。同时，卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展，迅速跨入了一个崭新的时代。 （一）早期的卫星定位技术 卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。卫星大地测量就是利用人造地球卫星为大地测量服务的一门学科。它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星，通过测定卫星位置的方法，来解决大地测量任务，例如测定地面点的相对位置，测定地球的形状和大小等。 早期，人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标，由地面上的观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量，测定测站点至卫星的方向，建立卫星三角网。同时也可利用激光技术测定观测站至卫星的距离，建立卫星测距三角网。通过这两种观测方法，均可以实现地面点的定位，也能进行大陆同海岛的联测定位，解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题，这是常规定位技术望尘莫及的。 1966至1972年期间，美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作下，用卫星三角测量方法测设了一个具有45个测站点的全球三角网，获得了±5m的点位精度。然而，
北斗卫星导航系统概述
北斗卫星导航系统概述 00钟恩彬 引言 自从 1960 年美国发射第一颗导航卫星并于1964年组成美国海军导航卫星系 统(NNSS)以来，导航卫星经过了从多普勒定位技术到伪码扩频测距定位，从间断、部分覆盖导航到全天候、全天时、全覆盖导航，从单纯广播式导航到通信导航融合 技术的发展，其中运行了近二十年的美国 GPS 系统是卫星导航技术发展 的结晶。随着卫星导航系统应用价值的不断扩展， GPS 也暴露了一些不足，比如，GPS 能够解决单一用户的精确定位导航问题，但由于它是广播式的导航，用户不能与导航卫星建立通信，定位信息不能传输给用户中心，这一缺点使得它若在战场上运用时虽然能给导弹导航，但不能向指挥中心回传打击效果。我国充分吸收 GPS 的经验，于上世纪 80 年代开始研究设计自己的卫星导航系统—北斗卫星导 航系统。截至目前，我国已经发射了 16 颗组网卫星，基本实现了亚太区域覆盖，我们很快就将用上国产的北斗终端设备了。在此背景下，本文将主要从北斗卫星导航系统的基本原理、与其它系统的比较两个方面简要介绍北斗卫星导航系统。 一、北斗卫星导航系统的基本原理 卫星定位说白了就是测出几颗卫星到定位点的距离，然后在建立的三维空间坐标系中以这些距离为半径画几个球，球的交点即为定位点的坐标，至于导航就是选定一个参考点，测算出它的坐标，引导用户到该参考坐标点就是导航。 关键的问题是如何测量出实时的距离，这就需要利用电磁波在卫星与用户之间的来回传播来测算。不过实际的系统远不止这么简单，例如必须保证发射和接受同步，这就好比要使卫星和用户接收机同时开始播放同一首歌，这时站在接收机旁的人会停到两个版本的歌声，滞后的就是来自卫星的歌声，这个时延乘上光速 c 即为卫星到定位点的距离，当然，这个时延的测量也必须用精准的时钟。为了保证这些，电磁波上必须加载复杂的导航电文。导航电文不是由卫星单独产生的，而要有地面主控站来控制完成，所以为了不受制于人，我国决定开发自己的卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成，空间端包括 35 颗组网卫星，其中 5 颗为静止轨道 (GEO)卫星，地面端主要有主控站、注入站
导航系统的现状、发展与未来
导航系统的现状、发展与未来 [摘要] 简单地讨论了导航技术的发展及其现状，重点介绍了惯性导航系统中的传感器和卫星导航系统的发展及其未来。本文论述了组合导航系统，特别是 INS-GPS 组合导航系统是未来的一个主要发展方向。 关键词：惯性导航；卫星导航；组合导航；多星座导航；GPS；GLONASS；伽利略导航系统 1. 引言 传统导航技术发展至今，已经走过约一个世纪的漫长道路。随着信息技术的发展，从上个世纪 70 年代开始，导航技术得到了迅速的发展，取得了令人瞩目的成就，其应用已由交通运输扩展到工业、农业、林业、渔业、建筑、旅游、公安、救助、电信、物探、测绘、气象等等，涉及到科学研究的众多领域，渗透到国民经济的各个方面。在此情况下，一方面，以 70 年代的信息技术发展为基础而发展的几种新型导航系统，如卫星导航系统、陀螺捷联式惯性导航系统、组合导航系统等得到了极大的发展。而同时，原有的导航系统面临着或将面临着被淘汰的命运，如欧米伽导航系统、罗兰 C 导航系统（我国保留）；还有的被保留，不断改进、发展，如陀螺罗经、测深仪、计程仪、雷达等。还有的随着技术的发展，有获得了新生，如天文导航系统的命运与上述导航系统不一样。上个世纪，随着高精度陀螺仪和 GPS 的应用，普遍的看法是天文导航已经过时，将被淘汰，比如，美国 60 年代末在北极星潜艇中拆除了天文导航系统。但现在，随着新型光电器件如 CCD 的发展、计算机、新的数学模型的发展，天文导航的精度得到了很大的提高（可达 30 米左右）、对使用环境的要求大大降低，天文导航作为一种独立的、自主式的、成本低的系统又重新为人们所认识。 纵观 30 年来，导航系统的发展具有三个特点，第一，由于新材料、微电子、集成广学、计算机等的发展，促进了新型惯性器件的发展，从而惯性导航系统的体积越来越小，精度越来越高、成本越来越低；第二，卫星导航技术这 30 年来得到了极大的发展，可以认为，卫星导航给导航技术带来了一次极大的革命；第三、卫星导航、惯性导航以及其他技术之间相互组合，促进了导航技术的进一步发展。 2. 惯性导航技术 惯性导航系统是随着惯性传感器的发展而发展起来的一门导航技术，它完全自主、不受干扰、输出信息量大、输出信息实时性强等优点使其在军用航行载体和民用相关领域获得了广泛应用。惯导系统的精度、成本主要取决于惯性传感器———陀螺仪和加速度计的精度和成本。因此，讨论惯性导航技术首先要研究惯性传感器。 惯性传感器包括陀螺仪和加速度计，加速度计INS的误差影响较小，目前依然是以挠性支承摆式加速度计为主。陀螺仪由于其结构复杂、制造困难且其漂移误差对INS精度影响大，从而成了惯性传感器重点研究对象。 从广义上讲凡是能测量载体相对惯性空间旋转的装置就可以称为陀螺仪，随着技术的发展，相继发现了多种物理效应可以实现这一要求，因而出现了许多不同型号和不同结构的陀螺仪. 从20世纪50年代的液浮陀螺仪到70年代的动力调谐陀螺仪；从80年代的环形激光陀螺仪、光纤陀螺仪到90年代的振动陀螺仪以及目前研究报道较多的微机械电子系统陀螺仪相继出现，从而推动了惯性传感器不断向前发展。
GLONASS全球卫星导航系统.doc
GLONASS 全球卫星导航系统 GLONASS 是“ GLOBAL NA VIGATION SATELLITE SYSTE （全球卫星导航系统）”的缩写，作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期， 后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993 年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。按计划，该系统将于 2007 年年底之前开始运营，届时只开放俄罗斯境 内卫星定位及导航服务。该系统和 GPS 一样，也采用距离交会原理进行工作，可为地球上任何地方及近地空间的用户提供连续的、精确的三维坐标、三维速度及时间信息。 恐怕很少有人知道， GLONASS 的正式组网比 GPS 还早，这也是美国加快 GPS 建设的重要原因之一。不过苏联的解体让GLONASS 受到很大影响，正常运行卫星数量大减，甚至无法为为俄罗斯本土 提供全面导航服务，更不要说和GPS 竞争。到了21 世纪初随着俄罗斯经济的好转，GLONASS 也开始恢复元气，推出 了 GLONASS-M 和更现代化的 GLONASS-K 卫星更新星座。 GLONASS 已经于 2011 年 1 月 1 日在全球正式运行。根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据（2012 年 10 月 10
日），目前有 24 颗卫星正常工作、 3 颗维修中、 3 颗备用、 1 颗测试中。 GLONASS 卫星在轨重量为 1.4 吨，圆柱形星体的两侧配备 有太阳能电池帆板，其面积约为7 平方米，功率为 1.6kW 。 卫星体前端安有 12 根 L 波段发射天线，用以向用户发射导航 信号。星载铯原子钟为卫星提供基准频率。 GLONASS 采用频分多址技术，第i 颗卫星的信号频率为： 从 1982 年 10 月 12 日发射第一颗 GLONASS 卫星起至 1995 年 12 月 14 日止，先后共发射了 73 颗 GLONASS 卫星，最终建成了由 24 颗工作卫星组成的卫星星座。这 24 颗卫星均匀分布在三个轨道倾角为 64.8 度的轨道上。相邻轨道面的升交点赤经之差为 120 度。每个轨道面上均匀分布 8 颗卫星。卫星在几乎为圆形的轨道上飞行。卫星的平均高度为19390Km ，运行周期为 11 小时 15 分钟 44 秒。 GLONASS 的地面监控部分均设在前苏联的本土内。其系统 控制中心位于莫斯科， 5 个跟踪站分别位于 Ternopol 、st．Peterbury、 Eniseisk、Balkash、 kom somclsk- cnamur 。
卫星导航定位与车辆监控综述
卫星导航定位与车辆监控综述 1．概述 随着社会的发展和科学技术的进步，整个社会都希望利用新的技术来为生产、生活服务，提高生活质量。在卫星定位、通信等技术快速发展的促进下，车辆监控应运而生了。车辆监控系统是把全球卫星定位技术（GNSS）、地理信息系统（GIS）和现代通讯技术综合在一起的高科技系统。其主要功能是将任何装有GNSS接收机的移动载体的动态位置（经度、纬度和高度）、时间、状态等信息，实时地通过无线通信网传至主控基地中心，而后在具有强大地理信息处理和查询功能的电子地图上进行载体运动轨迹的显示，并能对载体的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询。 2.车辆监控产业发展状况 2.1国外发展情况 早在20世纪20年代，汽车行驶记录仪便伴随着汽车里程表而诞生。随着汽车工业的快速发展，记录仪开始在汽车运营中得到自发性的广泛应用。1953年，德国开始对客车和载重超过7吨的货车强制推广使用行驶记录仪，随后欧共体道路安全管理部门进行总结评估后，也实施了相关条例。而车载GPS导航系统则最早出现在德国宝马汽车公司在1994年生产的“7”系高级汽车上。 随着电子技术及互联网技术飞速发展，欧盟近年来逐渐发展了TACHONET（处理卡车转速计资料信息交换的通信设施）的概念，通过建立TACHONET通信网络，促进智能卡和数字式tachograph的信息在欧盟个成员国之间的及时交换和共享，进而促进对于长途运输及tachograph相关执法信息管理的便捷、高效。最终通过控制疲劳驾驶和超速，提高道路安全性，并确保驾驶员、货物承运人及其他交通方式的公平竞争。 在北美地区，美国、加拿大等国同样车辆监控在道路交通管理中的作用，但理解和做法有所不同。他们更注重汽车行驶记录仪在交通事故发生前后的数据记录功能，以及他在事故分析处理中的作用。 日本也在有关机动车的法律法规中规定了具体内容，明确了管理运营规则。 由此可以看出，国外在导航定位和车辆监控方面有着比较丰富的经验和成果，值得我们借鉴。 2.2国内发展情况 我国测量监控的历史可以追溯到20世纪80年代末，当时我国自主研发的数字式记录仪产品开发成功，我国开始在少数地区使用国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。进入21世纪以来，随着我国的科技水平的进一步提升，国内生产的数字式记录仪在技术上已经比较成熟，并在以配套产品的使用上取得了成功的经验。
全球卫星定位系统GPS综述
全球卫星定位系统（GPS）综述 GPS是“Global Positioning System”即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国国防部为其星球大战计划投资100多亿美元而建立的。其作用是为美军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。在海湾战争中，涌现了大量高科技装备，而GPS全球卫星定位系统则是使用最广泛的一种。人们普遍认为是GPS技术在整个海湾战争中充分显示了威力，起了至关重要的作用，从而赢得了战争的胜利。 GPS全球定位系统是一项工程浩繁、耗资巨大的工程，被称为继阿波罗飞船登月、航天飞机之后的第三大空间工程。海湾战争期间，GPS系统尚未完全建成，初步使用已显神威。随着1993年GPS太空卫星网的完全建成，其应用领域不断扩大。而且美国1994年宣布在10年内向全世界免费提供GPS全球定位系统的使用权。使世界各国都在争相利用这一系统。 前苏联早在1982年就开始建立自己的全球卫星定位系统。后来，俄罗斯继续执行这一系统工程计划，到1995年已完成建成。目前这套全球卫星导航系统只由俄罗斯控制使用，未向全世界提供服务。欧洲联盟考虑到全球卫星定位导航系统的应用前景，也打算建立他们自己的全球卫星定位导航系统。目前德俄已联合生产了可以同时接收美国GPS和俄国Glonass信号的卫星定位接收器。当前世界各国对全球卫星定位导航这一高新技术都非常重视，认为其对导航定位和大地勘测技术是一场革命，其民用潜力相当巨大，经济效益相当可观。 GPS是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24 颗卫星分布在高度为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星，在地球上任何一点，任何时刻都可以同时接受到来自4颗卫星的信号。也就是说GPS的卫星所发射的空间轨道信息覆盖着整个地球表面。 GPS卫星定位系统由地面控制站、GPS卫星网和GPS接收机三部分组成。地面主控站实施对GPS卫星的轨道控制及参数修正。GPS卫星网向地面发射两个频率的定位导航信息，其中包括两个定位码信号：即C/A码(供世界范围内的民用)及P码( 只供美国军方使用)。GPS接收机接收GPS卫星信号进行解算，即可确定GPS接收机的位置。 GPS岂所以能够定位导航，是因为每台GPS接收机无论在任何时刻、在地球上任何位置都可以同时接收到最少4颗GPS卫星发送的空间轨道信息。接收机通过对接收到的每颗卫星的定位信息的解算，便可确定该接收机的位置，从而提供高精度的三维(经度、纬度、高度)定位导航及授时系统。而且和以前各种定位系统大不一样的是，GPS接收机简单，小型的只有香烟盒大小，重量约500克，价格仅几百美元。任何人拿着这种接收机，都可以准确地知道自己在地球上的哪一点。GPS 接收机是被动式全天候系统，只收不发信号，故不受卫星系统和地面控制系统的控制。用户数量也不受限制。 GPS接收机的性能因机种不同而有差异。接收机根据用户不同的使用需要又可分为大地型GPS接收机和导航型GPS接收机两类。但接收机都具有国际通用的标准仪器接口，可以和自动驾驶仪、电台、话音通道及计算机等仪器对接，以便迅速地将导航定位信息传送到交联的相应系统。 GPS的定位方式有两种，即单点定位方式和相对定位方式。 单点定位方式就是用一台GPS接收机接收三颗或四颗卫星的信号，来确定接收点的位置。单点定位方式测定的位置其误差较大。在移动性一次观测定位中，其误差在使用P码时约10～25米，使用C/A码时约100米。若固定点定位测量时，用两种码的相应误差分别
全球卫星导航系统概述
全球卫星导航系统概述 介绍： 全球导航卫星系统（GNSS），也称为全球导航卫星系统，是一种空间无线电导航和定位系统，为用户提供地球上任何位置或近地空间的全天候3D坐标，速度和时间信息。它是一个虚拟概念，通常代表在太空轨道上运行的所有卫星导航系统的总称，并且没有统一的规划标准。 全球卫星导航系统目前包括GPS全球卫星导航，北斗卫星导航，GLONASS卫星导航和伽利略卫星导航系统以及其他导航系统。其中，美国GPS系统（Global Positioning System）是全世界最早部署实施的卫星导航系统，也是目前世界领先的卫星导航系统。现在，日本的QZSS准天顶卫星系统，印度的IRNSS区域导航卫星系统和其他区域导航系统也已经开始建立。北斗卫星导航系统和GLONASS现在在亚洲开放民用的使用权，尤其是北斗卫星系统，在民用领域的应用发展速度越发加快。卫星导航系统广泛用于航空，导航，通信，人员跟踪，消费娱乐，测绘，定时，车辆监控和管理，车辆导航和信息
服务。其发展趋势是为用户的实时应用提供高精度的服务。 卫星导航定位已成为衡量综合国力和世界科技发展水平的重要指标之一。借助卫星导航技术，人类可以进一步了解和改造世界。只有大力发展北斗卫星导航系统，才可以完成中国大国崛起的目的，确保实现中华民族的伟大复兴。 GPS导航系统： GPS导航系统是美国陆军，海军和空军在20世纪70年代联合开发的卫星导航系统。经过20多年的研究和实验，花费了300亿美元。早在1994年3月就已经基本形成了以24颗GPS卫星，全球覆盖率达98％的标准。该空间由18颗卫星和3颗主动备用卫星组成，均匀分布在距离地面20200km的6个轨道平面上。它可以在世界任何地方实现，可以随时同时观察4颗以上的卫星。 其地面控制系统由监测站，主站和地面天线组成。主控制站位于美国科罗拉多州的斯普林菲尔德。它收集卫星传输信息并计算卫星日历，相对距离和大气校正数据。 用户设备包括捕获和跟踪卫星的操作，测量伪距的变化率和接收