卫星导航系统原理与应用论文
卫星导航系统原理与应用
论文
论文题目：全球四大卫星导航系统
发展现状与特点对比
姓名:
学号：
学院：电子信息工程
定位与导航技术是涉及自动控制、计算机、微电子学、光学、力学以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术，这对于提高航空器、航天器以及武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力具有重要意义，在海、陆、空、天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用
目前全球拥有四大卫星导航系统，孰优孰劣，各有千秋：GPS只能到街道，而伽利略却能到车库的门，北斗的特长如通过短信让他人获知自己的位置，是其他导航系统目前不具备的。
1、美国全球定位系统(GPS)
GPS是美国国防部为军事目的建立的，旨在彻底解决海上、空中和陆地运载工具的导航和定位问题，全部24颗导航卫星（21颗工作卫星和3颗备用卫 星）系统已经建成。GPS二战经典影片采用码分多址（CDMA），定位精度通常15m左右，主要应用于单点导航定位与相对测地定位，具有全天候、定位迅速、精度高、可连续提供三维位置(纬度、经度和高度)、三维速度和时间信息等一系列优点，是实现全球导航定位的高新技术。通常GPS接收机接收到四颗卫星的信号就能够确定移动载体的方位，是当前移动目标导航定位的主流。1992年GPS正式向全世界开放，1994年在中国市场开始得到应用。GPS以精确位置与定时信息， 已成为支持世界范围各种民用、科研和商业活动的一种资源
关键词：胜在成熟
布局：28颗卫星(其中4颗备用)早已升空，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。
特性：三星定位，军民两用。由于GPS定位技术涉及军事用途，美国限制非特许用户利用GPS定位精度。GPS系统除在设计方面采取了许多保密性措施外，还对不同的用户提供不同的服务方式。
进展：1973年12月，美国国防部批准陆海空三军联合研制全球定位系统(GPS)，1993年覆盖全球，广泛使用。目前正在试验下一代卫星导航系统。
GPS特点：
（1）全球全天候定位
  GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到20多万买什么车好4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。
湖南二本大学
  （2）定位精度高
  应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
  实时单点定位(用于导航)：P码1~2m ；C/A码5~10m。
  静态相对定位：50km之内误差为几mm+(1~2ppm*D)；50km以上可达0.1~0.01ppm。
  实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。
  实时相位差分(RTK)：精度达1~2cm。
  （3）观测时间短
  随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。
  因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。
  （4）测站间无需通视
  GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%～50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。
  （5）仪器操作简便
  随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。
  如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。
  （6）可提供全球统一的三维地心坐标
  GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。
  （7）应用广泛
2、俄罗斯“格洛纳斯”系统(GLONASS)
GLONASS是前苏联研制并为俄罗斯继续发展的全球卫星导航系统，其组成和功能与美国的GPS相类似，可用于陆、海、空等各类用户的定位、测速及 精密定时等。目前已完成了24颗工作卫星加一颗备用卫星空间星座布局，每天24小时每时刻各地的用户可见5～8颗卫星。卫星识别采用频分多址（FDMA），24颗卫星各占一个频率，现已向全世界开放
关键词：抗干扰能力强
布局：已有28颗卫星(其中4颗备用)，导航精度在5至6米左右，预计2015年可实现导航精
度达1米左右。但民用领域开放的精度约为10米。特性：三星定位，精度比GPS低，军民两用，采用两种频率信号。工作不稳定，卫星工作寿命短。
进展：苏联国防部于20世纪80年代初开始建设全球卫星导航系统。于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。卫星的设计经历了无数次改进，格洛纳斯K自2011年起服务范围拓展到全球。格洛纳斯是继GPS之后第二个军民两用的全球卫星导航系统。俄联邦宣称格洛纳斯系统军民两用，不带任何限制、不引入SA机制，也不计划对用户收费。
Glonass-K卫星是完全基于非压力式平台的新型卫星， 使用寿命达到十年，该型号卫星完成后，Glonass系统将与GPS不相上下，用户可以使用两套系统。系统目前使用的卫星为两种型号卫星——Glonass卫星与其升级型号Glonass-M。Glonass-M卫星使用寿命更长，为七年，装有先进的天线馈电系统，并为民用客户增加了一个额外的导航频率。
  Glonass系统为军民两用而设计，可使用户实时标明位置。在2007联邦预算中共分配给Glonass 3.8亿美元，2006年则为1.81亿美元。
GLONASS的特点：
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（GPS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。所有GPS卫星的载波的频率是相同，均为L1=1575.42MHZ和L2=1227.6MHZ。
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系统单点定位精度水平方向为16M，垂直方向为25M。GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质量1400KG，设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。
尽管其定位精度比GPS系统、伽利略系统定位精度略低，但其抗干扰能力却是最强的。由于卫星发射的载波频率不同，“格洛纳斯”可以有效地防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而具有更强的抗干扰能力。
怎么截图3、欧洲“伽利略”系统(GALILEO)
欧洲为了满足本地区导航定位的需求，计划开发针对GPS和GLONASS的广域星基增强系统（EGNOS），包括地面设施和空间卫星，以提高GPS 和GLONASS系统的精度、完备性和可用性。同时，为了打破目前世界美、俄全球定位系统在这一领域的垄断，欧洲决定启伽利略计划，建立自主的民用全球卫定位系统（GALILEO）。EGNOS是欧洲GALILEO计划的第一阶段，也是GALILEO计划的基础。GALILEO系统将建成全球性的定位和导航系统，它由星座部分、有效载荷、地面监控系统以及区域控制部分组成。GALILEO系统将成为独立性、全球性、欧洲人控制的，以卫星为基础的民用导航和定位系统。其总的战略意图是：（1）建立一个高效的民用导航及定 位系统；（2）使之具备欧洲乃至世界运输业可以信赖的高度安全性，并确保任何未来系统安全置于欧洲人的控制之下；（3）该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星导航市场的各个方面提供一个良好的机会，使他们能够站在一个合理的基础上公平竞争。
关键词：纯民用领域
布局：计划30颗卫星(其中3颗备用)，卫星轨道位置比GPS略高，离地面高度24126千米。定位误差不超过1米。目前，只有26颗投入应用，还有4颗在轨验证(IOV)卫星正在生产之
中，将于近期发射入轨。伽利略提供的公开服务定位精度通常为15－20米和5－10米两种档次。公开特许服务有局域增强时能达到1米，商用服务有局域增强时为10厘米。
特性：三星定位，专门为民用。将来精度最高的全开放的新一代定位系统。可为地面用户提供3种类型的信号供选择，其中包括免费信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。
进展：欧空局与欧盟在1999年合作启动，2005年首颗试验卫星成功发射，2008年开通定位服务。
Galileo系统特点：
Galileo系统的主要特点是多载频、多服务、多用户。它除具有与GPS系统相同的全球导航定位功能以外，还具有全球搜寻援救功能。为此，每颗Galileo卫星还装备一种援救收发器，接收来自遇险用户的求援信号，并将它转发给地面援救协调中心，后者组织对遇险用户的援救。与此同时，Galileo系统还向遇险用户发给援救安排通报，以便遇险用户等待援救。
Galileo系统也采用被动式导航定位原理和扩频技术发送导航定位信号；每颗Galileo卫星发送6种导航定位信号（L1F、L1P、E6C、E6P、E5A、E5B），它将功能分成公开、安全、商务和管制等4种服务模式，每种服务采用不同的信号，其目的如下所述：
公开服务（OS）：为全球广大用户免费提供定位、导航和定时服务，而且能够达到优于谢娜刘烨分手原因高考祝愿GPS的标准服务水平（SPS）。
人身安全服务（SOL）：依据航空、航海和铁路运输的安全要求，为该三大领域的广大用户提供完全可靠的人身安全服务保障。
商务服务（CS）：以发送加密的相关导航数据（0.5Kbps）的方式，为导航和定时的特需用户，提供优于OS的定位、导航和定时服务。
公用管制服务（PRS）：为欧洲及同盟国家提供国家安全保障服务，它使用一种特定而被管制的导航定位信号，实施PRS服务。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。