北斗衛星導航系統及其它衛星系統簡介

摘 要：本文主要介紹了北斗、GPS、伽利略、格洛納斯四種衛星導航系統的各自特點及主要應用。

關鍵詞：GNSS GPS 北斗 伽利略 格洛納斯

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0027-01

北斗衛星導航系統（BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System）是中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。與美國GPS、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、歐盟伽利略（GALILEO）系統并稱全球衛星定位導航系統，英文簡稱GNSS[2]。

1 北斗衛星導航系統服務

北斗衛星導航系統致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務，包括開放服務和授權服務兩種方式。開放服務是向全球免費提供定位、測速和授時服務，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns。授權服務是為有高精度、高可靠衛星導航需求的用戶，提供定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。2011年12月27日起，開始向中國及周邊地區提供連續的導航定位和授時服務。中國以后生產定位服務設備的產商，都將會提供對GPS和北斗系統的支持，會提高定位的精確度。根據系統建設總體規劃，2012年左右，系統將首先具備覆蓋亞太地區的定位、導航和授時以及短報文通信服務能力；2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。

2 北斗衛星導航系統特色

北斗導航終端與GPS、“伽利略”和“格洛納斯”相比，優勢在于短信服務和導航結合，增加了通訊功能；北斗系統用戶終端具有雙向報文通信功能，可以達到一次傳送多達120個漢字的信息。向全世界提供的服務都是免費的，在提供無源定位導航和授時等服務時，用戶數量沒有限制，且與GPS兼容；北斗的用戶終端實際是具有收發功能，而GPS只具有接收功能，它通過接收才知道位置，而北斗是具有收發功能，它的定位需要發射然后再得到位置，同時它的位置可能傳給你也可以傳給關心你的人，實際上北斗是具有一個定位和通信雙重功能的設備。特別適合集團用戶大范圍監控與管理，以及無依托地區數據采集用戶數據傳輸應用。

3 其它三種導航系統簡介

3.1 GPS

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。該系統包括太空中的24顆GPS衛星；地面上的1個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機[3]。

全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。

3.2 伽利略

伽利略定位系統（Galileo Positioning System），是歐盟一個正在建造中的衛星定位系統。伽利略系統是世界上第一個基于民用的全球衛星導航定位系統，投入運行后，全球的用戶將使用多制式的接收機，獲得更多的導航定位衛星的信號。

伽利略系統可以發送實時的高精度定位信息，這是現有的衛星導航系統所沒有的，同時伽利略系統能夠保證在許多特殊情況下提供服務，如果失敗也能在幾秒鐘內通知客戶。伽利略系統考慮將與GPS、GLONASS的導航信號一起組成復合型衛星導航系統，因此用戶接收機將是多用途、兼容性接收機。

3.3 格洛納斯

格洛納斯GLONAS是“GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的縮寫。最早開發于蘇聯時期，后由俄羅斯繼續該計劃。格洛納斯的正式組網比GPS還早，不過蘇聯的解體讓格洛納斯受到很大影響，正常運行衛星數量大減，甚至無法為為俄羅斯本土提供全面導航服務，更不要說和GPS競爭。到了21世紀初隨著俄羅斯經濟的好轉，格洛納斯也開始恢復元氣，推出了格洛納斯-M和更現代化的格洛納斯-K衛星更新星座。該系統在軌衛星群已有28顆衛星，達到了設計水平[1]。隨著地面設施的發展，格洛納斯系統預計將在2015年完全建成。屆時，其定位和導航誤差范圍將從目前的5～6 m縮小為1 m左右，就精度而言該系統將處于全球領先地位。

4 未來發展

4.1 GPS獨占鰲頭

捷足先登是成功的第一步，GPS在這方面遙遙領先。GPS具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。GPS能覆蓋全球，用戶數量不受限制。其所發射的信號編碼有精碼與粗碼。精碼保密，主要提供給本國和盟國的軍事用戶使用；粗碼提供給本國民用和全世界使用。GPS系統能夠連續、適時、隱蔽地定位，用戶不發射任何電磁信號，只要接受衛星導航信號即可定位，所以可全天候晝夜作業，隱蔽性好。目前看，還沒有哪個系統能挑戰GPS的霸主地位。

4.2 GLONASS不甘落后

隨著俄羅斯經濟的好轉，政府在政策和資金方面給予了GLONASS充分的支持。同時，俄羅斯還要與各國開展廣泛的軍事政治合作和軍事技術合作，與歐盟、印度等國簽署格洛納斯衛星導航系統的使用協定，把俄羅斯的衛星信號傳播到世界各地，爭取與美國的GPS信號“平分秋色”。這是當前俄羅斯格洛納斯衛星導航系統的一個主要發展方向。

4.3 伽利略一波三折

伽利略衛星導航定位系統的建立原計劃于2007年底之前完成，2008年投入使用，后因資金等問題推遲。2010年1月7日，歐盟委員會稱，歐盟的伽利略定位系統將從2014年起投入運營。但是從目前來看，伽利略衛星導航定位系統的發展仍然非常緩慢。

北斗二號橫空出世，不僅使歐洲伽利略系統準備與美國GPS一爭高下的愿望大打折扣，也沖淡了伽利略未來的市場前景。按照國際電信聯盟通用的程序，中國已經向該組織通報了準備使用的衛星發射頻率，這一頻率正好是歐洲“伽利略”系統準備用于“公共管理服務”的頻率。按照“誰先使用誰先得”的國際法原則，中國和歐盟成了此頻率的競爭者。然而，中國在2009年發射三顆“北斗”二代衛星，正式啟用該頻率，而歐盟連預定的三顆實驗衛星都沒有射齊，從而失去對頻率的所有權。

4.4 北斗迎頭趕上

我國衛星導航定位系統相對美、俄起步晚，研究力量相對薄弱，需要下大力氣縮短這方面差距，支撐北斗系統可持續發展。目前北斗衛星設計已經達到國外導航衛星水平，在未來發展中要不斷自主創新，爭取在國際導航衛星研制領域處于領先地位。兼容互操作是全球衛星導航定位系統主要供應商達成的共識，我們也要致力于推進全球衛星導航定位系統兼容互操作進程。

面向未來，衛星導航系統需要持續的發展建設，以滿足用戶更高的使用要求，需要國家持續的經費投入、人才培養、產業推廣，以確保我國北斗衛星導航系統在未來發展與國際競爭中處于不敗之地。

參考文獻

[1] 柴霖.GLONASS的最新進展及可用性分析[J].電訊技術，2007（4）.

[2] 劉基余.GNSS全球導航衛星系統的新發展[J].遙測遙控，2010（2）.

[3] 徐紹銓.GPS測量原理及應用[M].武漢大學出版社，2008（7）.