——漫谈世界四大卫星导航系统
马守知（安阳市实验中学 455000）
相信Google Earth （谷歌地球）的粉丝们最热衷的莫过于在 Google Earth 上寻自己家那栋楼，或者自己曾经旅游过的城市和下一次度假的目的地。2007年6月初，Google Earth大范围更新了卫星地图，DG捷鸟0.6米分辨率的卫星图，分辨率高到能清楚地看到路面上的汽车。给我们生活上带来如此的便利要归功于功能日益强大的卫星，而世界上正在积极发展的卫星导航定位系统会让我们感觉世界近在咫尺，世界变得越来越清新。卫星导航技术是国家综合国力的重要组成部分，美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设卫星导航系统。让我们一起来认识世界著名的卫星导航定位系统。 1.美国全球定位系统（GPS）
GPS是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。空间部分由24颗卫星组成。24 颗卫星位于6个倾角为55度的轨道平面内，高度20182千米，周期近12小时。edas
卫星用两个 L波段频率发射单向测距信号，区别不同卫星采用码分多址。它是一个军民两用系统，提供两个等级的服务。为了提高导航精度、可用性和完整性，各国发展了各种差分系统，完全可以满足一般的民用需求。同时SA加扰已经在逐步被取消，民用精度大大提高。
美国政府为了加强其在全球导航市场的竞争力，撤销对GPS的SA干扰技术，标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到20米、授时精度提高到40纳秒，以此抑制其他国家建立与其平行的系统，并提倡以GPS和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。
2.俄罗斯全球卫星导航系统
俄罗斯要用20年时间发射76颗GLONASS卫星。1995年完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，耗资30多亿美元，由俄罗斯国防部控制。GLONASS空间部分也由24颗卫星组成。GLONASS未达到GPS的导航精度。其应用普及情况远不及GPS。前一时期由于经济困难无力补网，原来在轨卫星陆续退役，目前在轨道上只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。 3.欧洲伽利略卫星导航系统计划
欧洲1999年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该方案由21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，另加3颗覆盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，首先满足欧洲需求，位置精度达几米。计划在2001年4月5日欧盟交通部长会议上获得批准，确定30颗卫星总投资为35亿欧元。预计系统于2008年投入运行。伽利略系统独立于GPS，频段分开，但将与GPS系统兼容和相互操作。
4.中国独辟蹊径的“北斗”卫星导航系统
一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈芳允先生的“双星定位”设想，正式立项是在1994年。北斗卫星导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等３部分构成。空间部分即“北斗”一号由两颗工作卫星和一颗备份卫星组成，两颗定位卫星分别发射于2000年10月31日和12月21日。2003年5月25日，我国第三颗“北斗一号”(备份)卫星发射成功，6月1日，我国自主研发的“北斗运营服务平台”正式开通，这标志着我国已经拥有了完全自主的卫星导航系统，北斗导航定位系统的大规模应用进入了实质性阶段。 北斗导航系统是我国的第一代卫星导航定位系统，是世界上继美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统之后的第三个已建成并投入使用的卫星导航定位系统。
一、 我国建设“北斗”卫星导航系统的迫切性
卫星导航技术引起人们关注是从1991年海湾战争后开始的，美国在海湾战争中的一个“撒手锏”就是GPS。随着GPS向民用开放，它所蕴藏的巨大商机被发掘出来。GPS不仅用于导弹、飞船的导航定位，更是广泛用于飞机、汽车、船舶的导航定位，公安、银行、医疗、消防等用它建立监控、报警、救援系统，企业用它建立现代物流管理系统，农业、林业、环保、资源调查、物理勘探、电信等都离不开导航定位，特别是随着卫星导航接收机的集成微型化，出现各种融通信、计算机、GPS于一体的个人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众应用，成为继通信、互联网之后的IT第三个新的增长点。中国的卫星导航应用近年来发展迅速，但是绝大多数应用都是建立在美国的GPS之上。如果一旦发生战争，美国关闭我们的应用，后果不堪设想。作为中国这样的大国，必须有自主的卫星导航系统。
当然，我国下决心发展北斗系统，主要还是用于国家经济建设，促进社会发展，方便百姓生活，提升人们的生活品质。经济领域，交通运输、石油勘探、海洋航运、森林防火、灾害预报、洲际通信保障等等，均将大受其益。社会领域，公共治安管理的效能和安全等级
将随之提高。对于百姓生活，借助北斗系统的精确定位，车载卫星定位将率先用上质优价廉的“中国制造”，野外旅行使用北斗系统将成为百姓生活常态。诚如每一次大的技术进步总是深刻影响人类生活，加速人类文明进程一样，北斗系统可以嵌入市民的固定电话、可携式PC、PDA、手表等大量的消费类电子产品，大大方便人们的日常生活。可以想见，做家长的足不出户，借助家里的视屏电话，就可精确知晓放学后的孩子正走在回家的哪条马路上……
二、 “北斗”卫星导航系统的五大优势
美国的GPS是全球定位系统，技术比我们先进；北斗系统是我们用很少投资建成的区域性卫星导航定位系统。但是，北斗系统不仅解决了我国有无自主导航系统的问题，同时与其他导航定位系统比较，它有独特的优势和广阔的应用前景，有巨大的经济和社会价值。
北斗系统主要有三大功能：快速定位，为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务，定位精度与GPS相当；短报文通信，一次可传送多达120个汉字的信息；精密授时，精度达20纳秒。北斗应用有五大优势。
1． 它同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。而GPS只能定位。它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。
2． 覆盖范围较大，没有通讯盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可为周边国家服务。中国不像美国，中国是区域性的，导航定位的军事需求相对要少一些。北斗系统把军用和民用结合起来，重视商业用途，应用前景广阔。”
3． 特别适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用。
4． 融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富。
5． 自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强，适合关键部门应用，如军队和涉及国家安全的机要部门。将北斗系统与导弹系统相互匹配，完全可以形成中国特质的反导防御系统。届时我国将形成“陆、海、空、天”四位一体的“国防门”，大大提升我国的国防安全系数。
三、 “北斗”卫星导航系统与美俄的差距
1． 覆盖范围：
北斗一号卫星系统是区域性的，它只覆盖亚太及周边地区不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差。美国和俄罗斯的导航卫星覆盖区域则是全球性的。
2． 定位精度：
北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS浙江省苍南中学三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，授时精度日前约20ns。
3． 用户容量：
北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的。
4． 用户终端：
个人用的接收机大小同于‘大哥大’ire，车载接收机也不过书本大小，但是由于接收机的一些重要部件还需要依靠进口，目前的产量很小，价格也高过ＧＰＳ终端的许多倍。“氟盐北斗”的用户终端---导航定位接收机也需要进一步发展完善。
5． 生存能力：
和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗一号”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。
目前，“北斗”韶关学院学报卫星导航系统已成功用于陕西省防汛雨量监测速报，海南省渔船监控、青藏铁路机车监控与管理等项目也正在进行中。“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导航系统，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位，填补了中国自主卫星导航系统的空白。它是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。随着“北斗廖承志
一号”卫星导航定位系统的推广应用和我国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统（CNSS）未来的诞生，中国一定会成为世界的卫星导航定位强国。
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