簡述全球四大衛星定位系統

劉詩元　杜佳慧

摘 要：隨著科學技術的發展，衛星定位導航系統也越來越成熟，并服務于國家的安全以及人們的生活。本文對衛星定位系統進行了淺析，分析并討論了美國GPS衛星定位導航系統以及歐盟伽利略衛星定位系統和中國北斗衛星定位導航系統，并對衛星定位系統的發展前景作出了美好展望。

關鍵詞：衛星定位導航系統； GPS；北斗衛星定位系統

1.引言

GPS是人人都熟悉的衛星定位導航系統，智能手機上幾乎全部都具有GPS定位功能。但是目前，隨著科學技術的發展以及衛星定位技術的深入研究，越來越多的衛星定位導航系統都隨之興起，全球的衛星定位導航體系也有了全新的稱謂，即GNSS（Global Navigation Satellite System）。目前，在衛星定位導航系統領域當中，最惹人注目的莫過于由美國所研發的GPS全球衛星定位導航系統了。另外，由俄羅斯研發的格洛納斯定位導航衛星系統也比較受人關注，由歐盟國家研發的伽利略衛星定位導航系統也一度興起，另外就是由我國自主研發的北斗定位導航衛星系統。這四種衛星導航系統可以說是全球四大衛星定位導航系統。

2.美國GPS定位導航系統

目前市場上應用最成熟的衛星定位導航系統就是GPS全球定位系統。GPS系統是由美國在上世紀七十年代所開始研制的一種定位系統，研發時間共計二十年，投入的資金達到200億美元。GPS系統于1994年開始建成，屬于新生代的衛星定位與導航系統。GPS系統利用導航衛星來完成時間和距離的測量工作，并且同時具有在海陸空全方位的、實時的定位與導航的功能。GPS系統是美國在阿波羅登月計劃淤積航天飛機計劃之后作出的第三大的航天工程。眼下，GPS系統已經與每個人的生活息息相關，人們出行離不開全球的定位與導航，GPS系統已經發展成為了全球范圍以內最成熟并且應用最多的衛星定位導航系統了。GPS系統可以說是全球應用最多，最為使用也是應用最為廣泛的全球的一個精密導航系統、指揮系統以及調度系統。GPS系統由三大部分組成，分別是：空間系統和地面控制系統以及用戶系統。其空間系統是由二十一顆工作共性以及三顆備用衛星組成，均分布在距離地球表面20200km高的六個軌道平面之上，其運行周期為十二個小時。在地球上的任何一個地點，都能夠同時觀測到四顆或者四顆以上的衛星。其地面控制系統主要負責的是衛星的運行控制以及衛星的軌道測量。其用戶系統主要是多種多樣的GPS接收機，用途各異，通過對衛星廣播信號進行監測來獲取位置信息，并且其用戶系統的數量可以使沒有上限的。GPS系統的精確度以及穩定性都比較理想，同時美國利用GPS系統在全球范圍內都獲得了巨大的經濟利益，這也使得許多國家都開始自主研發其自己的衛星導航系統。

2.歐盟伽利略衛星定位系統

伽利略衛星定位系統是由歐洲自主研制的衛星定位系統，該系統的總投資達到35億歐元，是一項獨立的民用的全球定位衛星導航系統。該系統為人們提供了較高的精度以及較高的可靠性，其定位功能是完全非軍方控制和管理的，能夠覆蓋全球進行導航和定位。伽利略衛星導航地位系統于2008年前投入使用，共發射了三十顆衛星，其中二十七顆為工作衛星，另外三顆為備用衛星。衛星的高度為24126公里，其衛星位于傾斜角度為56度的三個軌道平面以內。伽利略衛星定位導航系統還有兩個地面控制中心系統。相比于美國的GPS系統，伽利略系統有以下幾方面的優點：第一，伽利略系統的衛星覆蓋面積可以達到GPS系統覆蓋面積的二倍，因此，該衛星定位導航系統所服務的人群數量跟多；其次，伽利略衛星定位系統的地面定位誤差小于1米，該系統的精確度能夠達到GPS系統精確度的五倍以上。用通俗的話來講就是：GPS系統能夠定位到街道，但是伽利略系統卻能夠定位到車庫的大門；另外，伽利略衛星定位導航系統還能夠工作于多種頻段當中，在民用領域以內相比于GPS系統而言，在經濟性上優勢明顯，并且更加透明化和開放化。

3.中國北斗衛星定位導航系統

中國始終沒有放棄過自主研制衛星定位導航系統的工作。于2003年5月25日，中國成功發射了第三顆“北斗一號”定位導航衛星，與前兩顆“北斗一號”工作星共同組成了一個完整的北斗衛星定位導航系統，并且能夠確保全天候和全天時提供衛星導航的實時信息。北斗衛星定位導航系統的完整建立，標志著我國成為了一個繼美國GPS定位導航系統以及前蘇聯的全球定位導航衛星系統（GLONASS）之后的，位于世界上第三位的擁有自己獨立的完善的衛星導航系統的國家。我國的“北斗一號”衛星定位導航系統是“雙星快速定位導航系統”，北斗一號定位導航系統的特點在于：組成整個定位導航系統的衛星數量很少，只有三顆衛星、整體系統的用戶終端的設備組成比較簡單、所有的復雜程序全部集中在了地面中的處理站當中。我國的“北斗一號”衛星系統是利用了地球同步衛星來進行快速的定位操作，以及剪短的數字通信功能以及實時服務功能。北斗一號衛星定位系統的主要功能表現為以下幾個方面：

（1）定位功能：北斗一號衛星定位導航系統能夠快速的確定用戶所在的位置以及地理信息等，并能夠向用戶以及其主管的部門快速并且精確的提供定位以及導航的信息；

（2）通訊功能：北斗一號衛星定位系統能夠為用戶與用戶之間以及用戶與控制中心之間提供雙向短數字報文通信服務；

（3）授時功能：北斗一號衛星定位系統能夠向中心控制系統提供定時的播發授時信息，并且能夠為定時用戶提供時延修正值。

“北斗一號”衛星定位系統所覆蓋的面積范圍為北緯5度至北緯55度，東經70度至東經140度之間的地區。該系統的定位精確度是水平精度為100m，設立標校站之后精度為20m。該系統的工作頻率為2491.75MHz，該系統所能夠容納的用戶數量為540000戶每小時。我國目前正在完善“北斗二號”定位導航衛星體統，“北斗”導航衛星系統可以說是世界范圍內的第一個區域性的衛星導航系統。該系統與其他全球性的定位導航系統相比較，能夠在非常短的時間以內快速建立成功，并且能夠經濟性的為核心區域提供服務，完美的符合我國的基本國情。整體來講，“北斗”定位導航系統的擁有衛星工程成本投資低、運行周期短、雙向數據通信功能于定位導航功能和精密授時功能集于一體的獨特優點。

“北斗”衛星導航系統為我國的國家安全的保障發揮了其重要作用，同時也服務于我國的社會經濟的建設，能夠廣泛的服務于公路交通、海上作業以及環境監測等等多種行業。

衛星導航定位系統能夠為人類帶來巨大的利益，也是重要的空間基礎設施。對維護國家的安全等都起到了重要的作用，同時也能夠方便人們的生活，未來仍有很大的發展前景。

參考文獻：

[1]毛敏.GPS衛星定位系統簡介[J].陜西國防工業職業技術學院學報.2010，20（1）：6-10.

作者簡介：

杜佳慧（1997.03.08-） 女，漢族，新疆省伊寧縣，身份證號：654121199703080047，本科生，研究方向：地理信息科學

劉詩元（1997.05.14-）女，漢族，河南省鞏縣，身份證號：410311199705144526，本科生，研究方向：地理信息科學