全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)介紹分析3-4

1、全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)資料整理：資料整理：王三多、熊忠志、高鵬、王三多、熊忠志、高鵬、周模飛、李孟霖、馮周模飛、李孟霖、馮卡門卡門PPTPPT制作：制作：何海何海主要內容主要內容n衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航簡介衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航簡介n全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉發(fā)無線電信號，在多個地面站之間進行的通信衛(wèi)星通信優(yōu)點（一）n遠：衛(wèi)星通信的距離遠。n同步通信衛(wèi)星可以“看”到地球最大跨度達一萬八千余公里。在這個覆蓋區(qū)內的任意兩點都可以通過衛(wèi)星進行通信，n微波通信一般是50公里左右設一個中繼站，一顆同步通信衛(wèi)星的覆蓋距離相當于三百多個微波中

2、繼站。衛(wèi)星通信優(yōu)點（二）n多：指通信路數(shù)多、容量大。n一顆現(xiàn)代通信衛(wèi)星，可攜帶幾個到幾十個轉發(fā)器，可提供幾路電視和成千上萬路電話。衛(wèi)星通信優(yōu)點（三）n好：指通信質量好、可靠性高。n衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)節(jié)少，不受地理條件和氣象的影響，可獲得高質量的通信信號。衛(wèi)星通信優(yōu)點（四）n活：指運用靈活、適應性強。n它不僅可以實現(xiàn)陸地上任意兩點間的通信，而且能實現(xiàn)船與船，船與岸上、空中與陸地之間的通信，它可以結成一個多方向、多點的立體通信網。衛(wèi)星通信優(yōu)點（五）n?。褐赋杀镜?。n在同樣的容量、同樣的距離下，衛(wèi)星通信和其他的通信設備相比較，所耗的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價并不隨通信距離的增加而提高，隨著設計和工藝的

3、成熟，成本還在降低。衛(wèi)星導航n采用導航衛(wèi)星對地面、海洋、空中和空間用戶進行導航定位的技術。n1964年美國建成“子午儀”衛(wèi)星導航系統(tǒng)，并交付海軍使用，1967年開始民用。1973年又開始研制“導航星”全球定位系統(tǒng)。衛(wèi)星導航組成衛(wèi)星導航組成 導航衛(wèi)星：衛(wèi)星導航系統(tǒng)的空間部分，導航衛(wèi)星：衛(wèi)星導航系統(tǒng)的空間部分，由多顆導航衛(wèi)星構成空間導航網。由多顆導航衛(wèi)星構成空間導航網。 地面臺站：跟蹤、測量和預報衛(wèi)星軌道地面臺站：跟蹤、測量和預報衛(wèi)星軌道并對衛(wèi)星上設備工作進行控制管理，通并對衛(wèi)星上設備工作進行控制管理，通常包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注常包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注入站及時間統(tǒng)一系統(tǒng)等部分。

4、入站及時間統(tǒng)一系統(tǒng)等部分。 用戶定位設備：通常由接收機、定時器、用戶定位設備：通常由接收機、定時器、數(shù)據(jù)預處理器、計算機和顯示器等組成。數(shù)據(jù)預處理器、計算機和顯示器等組成。 美國美國GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng) 俄羅斯俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng) 歐洲歐洲Galileo衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng) 中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由由 來來 20世紀世紀70年代，美國年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制陸海空三軍聯(lián)合研制 經過經過20余年的研究實余年的研究實驗，耗資驗，耗資300億美元億美元 1994年年3月，全球覆月，全球覆蓋率高達蓋率高達98%的的24顆顆GPS衛(wèi)星衛(wèi)星 GP

5、S構成構成 空間部分空間部分 地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng) 用戶設備部分用戶設備部分 空間部分空間部分 21顆工作衛(wèi)星顆工作衛(wèi)星 距地表距地表20200km 均勻分布在均勻分布在6 個軌道面?zhèn)€軌道面 3 顆有源備份衛(wèi)星顆有源備份衛(wèi)星 全球任何地方、任何全球任何地方、任何時間都可觀測到時間都可觀測到4 顆以顆以上上 隨著時間的推移，導隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低航精度會逐漸降低 地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng) 監(jiān)測站監(jiān)測站 主控制站主控制站 地面天線地面天線 主控制站位于美國科主控制站位于美國科羅拉多州春田市羅拉多州春田市 負責收集由衛(wèi)星傳回負責收集由衛(wèi)星傳回之訊息之訊息,并計算衛(wèi)星并計算衛(wèi)星星歷、

6、相對距離星歷、相對距離,大大氣校正等數(shù)據(jù)。氣校正等數(shù)據(jù)。 用戶設備部分 捕獲，跟蹤衛(wèi)星的捕獲，跟蹤衛(wèi)星的運行運行 測量出接收天線至測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率離的變化率 計算出用戶所在地計算出用戶所在地理位置的經緯度、理位置的經緯度、高度、速度、時間高度、速度、時間等信息等信息 原理及精度 GPS導航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)導航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導航電文射導航電文 民用的民用的C/A碼和軍用的碼和軍用的P(Y)碼碼 精度約為精度約為20米左右和米左右和2米左右米左右GPS功用功用 陸地應用陸地應用 車輛導航車輛導航 應急反應應急反應 大氣物理觀

7、測大氣物理觀測 資源勘探資源勘探 工程測量工程測量 變形監(jiān)測變形監(jiān)測 市政規(guī)劃市政規(guī)劃 海洋應用海洋應用 遠洋船最佳航程航線測定遠洋船最佳航程航線測定 船只實時調度與導航船只實時調度與導航 水文地質測量水文地質測量 航空航天航空航天 飛機飛機導航導航 低軌衛(wèi)星定軌低軌衛(wèi)星定軌 導彈導彈制導制導 汽車導航系統(tǒng)汽車導航系統(tǒng) 是在全球定位系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎上發(fā)展起來的一門新基礎上發(fā)展起來的一門新型技術型技術 車輛調度車輛調度 管理管理車輛調度 管理 每輛安裝有每輛安裝有GPS終端設備的車終端設備的車輛，不斷地從衛(wèi)星上接收輛，不斷地從衛(wèi)星上接收GPS定位數(shù)據(jù)定位數(shù)據(jù) 通過通過GSM或或GP

8、RS無線通訊網無線通訊網 絡，將定位數(shù)據(jù)發(fā)送到中國移絡，將定位數(shù)據(jù)發(fā)送到中國移動的通訊服務器動的通訊服務器 上面裝有上面裝有GPRS/GSM通訊服務通訊服務程序的軟件程序的軟件 控制中心的計算機通過控制中心的計算機通過INTERNET連接到該通訊服務器連接到該通訊服務器后，后， 即可接收到所管轄車輛即可接收到所管轄車輛的所有定位信息、當前車速、的所有定位信息、當前車速、上報的箱（單證）號、以及車上報的箱（單證）號、以及車輛運行的其它信息輛運行的其它信息 調度中心可以直接向車調度中心可以直接向車輛發(fā)送調度命令、設定輛發(fā)送調度命令、設定其回報的時間間隔和次其回報的時間間隔和次數(shù)等等數(shù)等等 車載GP

9、S=智能手機 當通過硬件和軟件做成當通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定定位終端用于車輛定位的時候，稱為車載位的時候，稱為車載GPS 光有定位還不行光有定位還不行 ，還要把這個定位信息傳到報警，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。持有人那里，我們稱為第三方。 所以所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了定位系統(tǒng)中還包含了GSM網絡通訊（手網絡通訊（手機通訊），通過機通訊），通過GSM網絡用短信的方式把衛(wèi)星定網絡用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。位信息發(fā)送到第三方。 同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方 把這個報警電話、

10、短信直接發(fā)送到車主手機上，把這個報警電話、短信直接發(fā)送到車主手機上，完成車載完成車載GPS防盜報警防盜報警 手持手持GPS導航產品導航產品 對目的地及周邊環(huán)境的精準查詢需求帶對目的地及周邊環(huán)境的精準查詢需求帶動了動了GPS導航產品市場的繁榮。導航產品市場的繁榮。 歐美國家導航設備普及率達到歐美國家導航設備普及率達到90%，日，日本更是超過本更是超過95%。 有分析師認為，手持導航儀會象有分析師認為，手持導航儀會象MP3、數(shù)碼相機等日常消費者電器一樣，市場數(shù)碼相機等日常消費者電器一樣，市場的發(fā)展速度將大大快于車載導航儀市場的發(fā)展速度將大大快于車載導航儀市場 中國將最終成為世界上最大的手持導航中國

11、將最終成為世界上最大的手持導航產品消費國產品消費國 GLONASS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)格洛納斯格洛納斯GLONASS”是俄語中是俄語中“全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的縮寫。作用類似于美國的的縮寫。作用類似于美國的GPS、歐洲的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)。最早開發(fā)于蘇聯(lián)時期，后由俄羅歐洲的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)。最早開發(fā)于蘇聯(lián)時期，后由俄羅斯繼續(xù)該計劃。俄羅斯斯繼續(xù)該計劃。俄羅斯 1993年開始獨自建立本國的全球衛(wèi)星年開始獨自建立本國的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。按計劃，該系統(tǒng)將于導航系統(tǒng)。按計劃，該系統(tǒng)將于2007年年底之前開始運營，屆年年

12、底之前開始運營，屆時只開放俄羅斯境內衛(wèi)星定位及導航服務。到時只開放俄羅斯境內衛(wèi)星定位及導航服務。到2009年年底前，年年底前，其服務范圍將拓展到全球。該系統(tǒng)主要服務內容包括確定陸地、其服務范圍將拓展到全球。該系統(tǒng)主要服務內容包括確定陸地、海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。格洛納斯的正式組網比格洛納斯的正式組網比GPS還早，還早， 這也是美國加快這也是美國加快GPS建設的建設的重要原因之一。不過蘇聯(lián)的解體讓格洛納斯受到很大影響，正重要原因之一。不過蘇聯(lián)的解體讓格洛納斯受到很大影響，正常運行衛(wèi)星數(shù)量大減，甚至無法為為俄羅斯本土提供全面導航常運行衛(wèi)星數(shù)量大減

13、，甚至無法為為俄羅斯本土提供全面導航服務，更不要說和服務，更不要說和GPS競爭。到了競爭。到了21世紀初隨著俄羅斯經濟的世紀初隨著俄羅斯經濟的好轉，格洛納斯也開始恢復元氣，推出了格洛納斯好轉，格洛納斯也開始恢復元氣，推出了格洛納斯-M和更現(xiàn)和更現(xiàn)代化的格洛納斯代化的格洛納斯-K衛(wèi)星更新星座。衛(wèi)星更新星座。簡介簡介系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n數(shù)量數(shù)量24顆衛(wèi)星組成n精度精度10米左右n用途用途軍民兩用n進展進展目前已有17顆衛(wèi)星在軌運行，計劃2008年全部部署到位研制歷程研制歷程 第一階段（第一階段（1982-1990年）年）n到到1984-1985年，由年，由4顆衛(wèi)星組成的試驗顆衛(wèi)星組成的試驗系統(tǒng)達到驗

14、證系統(tǒng)的基本性能指標?？臻g系統(tǒng)達到驗證系統(tǒng)的基本性能指標?？臻g星座從星座從1986年開始逐步擴展，到年開始逐步擴展，到1990年年系統(tǒng)第一階段的測試計劃已經完成，當時系統(tǒng)第一階段的測試計劃已經完成，當時空間星座已有空間星座已有10顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星， “格洛納斯格洛納斯”系統(tǒng)示意圖布置在軌道面系統(tǒng)示意圖布置在軌道面1（6顆）和軌道顆）和軌道面面3（4顆）上。該星座每天至少能提供顆）上。該星座每天至少能提供15小時的二維定位覆蓋，而三維覆蓋至少小時的二維定位覆蓋，而三維覆蓋至少可達可達8小時。小時。研制歷程研制歷程 第二階段（第二階段（1990年年-1995年）年）nGLONASS測試計劃的第二階段

15、主要完測試計劃的第二階段主要完成對用戶設備的測試，隨著空間星座成對用戶設備的測試，隨著空間星座1996年年1月月18日最終布滿日最終布滿24顆工作衛(wèi)星顆工作衛(wèi)星而告結束。隨后系統(tǒng)開始進入完全工作而告結束。隨后系統(tǒng)開始進入完全工作階段。階段。GLONASS由空間衛(wèi)星系統(tǒng)（即由空間衛(wèi)星系統(tǒng)（即空間部分）、地面監(jiān)測與控制子系統(tǒng)空間部分）、地面監(jiān)測與控制子系統(tǒng)（即地面控制部分）、用戶設備（即用（即地面控制部分）、用戶設備（即用戶接收設備）三個基本部分組成。戶接收設備）三個基本部分組成。應用范圍應用范圍(1)n衛(wèi)星導航首先是在軍事需求的推動下發(fā)衛(wèi)星導航首先是在軍事需求的推動下發(fā)展起來的，展起來的，GLO

16、NASS與與GPS一樣可為一樣可為全球海陸空以及近地空間的各種用戶提全球海陸空以及近地空間的各種用戶提供全天候、連續(xù)提供高精度的各種三維供全天候、連續(xù)提供高精度的各種三維位置、三維速度和時間信息（位置、三維速度和時間信息（PVT信信息），這樣不僅為海軍艦船、空軍飛機、息），這樣不僅為海軍艦船、空軍飛機、陸軍坦克、裝甲車、炮車等提供精確導陸軍坦克、裝甲車、炮車等提供精確導航。航。應用范圍應用范圍(2)n衛(wèi)星導航在大地和海洋測繪、郵電通信、衛(wèi)星導航在大地和海洋測繪、郵電通信、地質勘探、石油開發(fā)、地震預報、地面地質勘探、石油開發(fā)、地震預報、地面交通管理等各種國民經濟領域有越來越交通管理等各種國民經濟

17、領域有越來越多的應用。多的應用。GLONASS的出現(xiàn)，打破了的出現(xiàn)，打破了美國對衛(wèi)星導航獨家籠斷的地位，消除美國對衛(wèi)星導航獨家籠斷的地位，消除了美國利用了美國利用GPS施以主權威懾給用戶帶施以主權威懾給用戶帶來的后顧之憂，來的后顧之憂，GPS/GLONASS兼容使兼容使用可以提供更好的精度幾何因子，消除用可以提供更好的精度幾何因子，消除GPS的的SA影響，從而提高定位精度。影響，從而提高定位精度。伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡介n伽利略定位系統(tǒng)，是歐盟一個正在建造伽利略定位系統(tǒng)，是歐盟一個正在建造中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星定位系統(tǒng).伽利略系統(tǒng)的基本服伽利略系統(tǒng)的基本服務有導航、定位、授時

18、；特殊服務有搜務有導航、定位、授時；特殊服務有搜索與救援；擴展應用服務系統(tǒng)有在飛機索與救援；擴展應用服務系統(tǒng)有在飛機導航和著陸系統(tǒng)中的應用、鐵路安全運導航和著陸系統(tǒng)中的應用、鐵路安全運行調度、海上運輸系統(tǒng)、陸地車隊運輸行調度、海上運輸系統(tǒng)、陸地車隊運輸調度、精準農業(yè)。調度、精準農業(yè)。2010年年1月月7日，歐日，歐盟委員會稱，歐盟的伽利略定位系統(tǒng)將盟委員會稱，歐盟的伽利略定位系統(tǒng)將從從2014年起投入運營。年起投入運營。計劃階段n論證階段（論證階段（2000年年2001年），論證年），論證計劃的必要性、可行性以及落實具體的計劃的必要性、可行性以及落實具體的實施措施；實施措施； 伽利略衛(wèi)星效果圖

19、系統(tǒng)研制伽利略衛(wèi)星效果圖系統(tǒng)研制和在軌驗證階段（和在軌驗證階段（2001年年2005年）；年）；n星座布設階段（星座布設階段（2006年年2007年）；年）；n運營階段（從運營階段（從2008年開始）其任務是系年開始）其任務是系統(tǒng)的保養(yǎng)和維護，提供運營服務，按計統(tǒng)的保養(yǎng)和維護，提供運營服務，按計劃更新衛(wèi)星等。劃更新衛(wèi)星等。應用n特許經營服務，用于政府、軍隊特許經營服務，用于政府、軍隊 n成為政府的大規(guī)模道路改建的參考工具，成為政府的大規(guī)模道路改建的參考工具，加強歐洲新航天交通的控制系統(tǒng)，可為加強歐洲新航天交通的控制系統(tǒng)，可為飛行員及時調整飛行路線。飛行員及時調整飛行路線。應用n免費的定位服務免

20、費的定位服務 n借助借助“伽利略伽利略”可實施自動交通指示，可實施自動交通指示，在事故盲點、道路轉彎處及危險路口及在事故盲點、道路轉彎處及危險路口及時提醒司機，提高交通安全。同時，在時提醒司機，提高交通安全。同時，在發(fā)生緊急事件時，醫(yī)療、消防、警察公發(fā)生緊急事件時，醫(yī)療、消防、警察公共服務部門可以利用更準確信號及時到共服務部門可以利用更準確信號及時到達目的地。達目的地。應用n伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)模擬圖伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)模擬圖n隨著隨著“衛(wèi)星導航衛(wèi)星導航”能力的慢慢拓寬與深能力的慢慢拓寬與深入，將拓展諸如移動通訊等新領域。盡入，將拓展諸如移動通訊等新領域。盡可能開發(fā)聯(lián)網手機衛(wèi)星定位的潛在用途，可能

21、開發(fā)聯(lián)網手機衛(wèi)星定位的潛在用途，比如幫助使用者找到最近的旅館或者提比如幫助使用者找到最近的旅館或者提款機?？顧C。41中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 中國自上世紀80年代決策建設獨立自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2003年，北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)建成，并在多個領域進行了很好的應用。目前，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正在建設當中。 42開放性開放性自主性自主性兼容性兼容性漸進性漸進性 基本原則基本原則43 基本原則基本原則44u開放性開放性 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將為用戶免費提供高質量的開放服務，并且歡迎全世界的用戶使用北斗系統(tǒng)。 中國將與其他國家就衛(wèi)星導航有關問題進行廣泛深入的交流，以推動GNSS及其相關技術和產業(yè)

22、的發(fā)展。 基本原則基本原則45u自主性自主性 中國將獨立自主地發(fā)展和運行北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 北斗系統(tǒng)能夠獨立為全球用戶提供服務，尤其是將為亞太地區(qū)提供更高質量的服務。 基本原則基本原則46u兼容性兼容性 北斗系統(tǒng)將致力于實現(xiàn)與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的兼容和互操作。 基本原則基本原則47u漸進性漸進性 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將依據(jù)中國的技術和經濟發(fā)展實際，遵循循序漸進的模式建設。 北斗系統(tǒng)將通過改進系統(tǒng)性能，確保系統(tǒng)建設階段平穩(wěn)過渡，為用戶提供長期連續(xù)的服務。系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述48系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成信號特征信號特征時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)坐標系統(tǒng)服務和性能服務和性能系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成星座星座GEO 衛(wèi)星衛(wèi)星MEO

23、 衛(wèi)星衛(wèi)星u空間段空間段5顆GEO衛(wèi)星和30顆Non-GEO衛(wèi)星49 地面段由主控站、上行注入站和監(jiān)測站組成。系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成u地面段地面段50 用戶段由北斗用戶終端以及與其他GNSS兼容的終端組成。 北斗系統(tǒng)的用戶終端北斗系統(tǒng)的用戶終端u用戶段用戶段系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成51時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)52u北斗時（BDT）溯源到協(xié)調世界時UTC（NTSC），與UTC的時間偏差小于100納秒。BDT的起算歷元時間是2006年1月1日零時零分零秒（UTC）。uBDT與GPS時和Galileo時的互操作在北斗設計時間系統(tǒng)時已經考慮，BDT 與GPS時和Galileo時的時差將會被監(jiān)測和發(fā)播。u北斗系統(tǒng)采用中國2000大地坐標系統(tǒng) （CGS2000）。uCGS2000與國際地球參考框架ITRF的一致性約為5個厘米，對于大多數(shù)應用來說，可以不考慮CGS2000 和 ITRF 的坐標轉換。坐標系統(tǒng)坐標系統(tǒng)53服務和性能服務和性能u兩種全球服務 u開放服務：免費、開放 定位精度: 10 m 授時精度: 20 ns 測速精度: 0.2 m/su授權服務: 確保高可靠應用（甚至是在復雜條件下）。54服務和性能服務和性能u兩種區(qū)域服務u廣域差分服務 定位精度: