全球四大卫星导航系统的最新进展
刘诗元 杜佳慧
摘 要：随着科学技术的发展，卫星定位导航系统也越来越成熟，并服务于国家的安全以及人们的生活。本文对卫星定位系统进行了浅析，分析并讨论了美国GPS卫星定位导航系统以及欧盟伽利略卫星定位系统和中国北斗卫星定位导航系统，并对卫星定位系统的发展前景作出了美好展望。
关键词：卫星定位导航系统； GPS；北斗卫星定位系统
1.引言
GPS是人人都熟悉的卫星定位导航系统，智能手机上几乎全部都具有GPS定位功能。但是目前，随着科学技术的发展以及卫星定位技术的深入研究，越来越多的卫星定位导航系统都随之兴起，全球的卫星定位导航体系也有了全新的称谓，即GNSS（Global Navigation Satellite System）。目前，在卫星定位导航系统领域当中，最惹人注目的莫过于由美国所研发的GPS全球卫星定位导航系统了。另外，由俄罗斯研发的格洛纳斯定位导航卫星系统也比较受人关注，由欧盟国家研发的伽利略卫星定位导航系统也一度兴起，另外就是由我国自主研发的北斗定位导航卫星系统。这四种卫星导航系统可以说是全球四大卫星定位导航系统。
2.美国GPS定位导航系统
目前市场上应用最成熟的卫星定位导航系统就是GPS全球定位系统。GPS系统是由美国在上世纪七十年代所开始研制的一种定位系统，研发时间共计二十年，投入的资金达到200亿美元。GPS系统于1994年开始建成，属于新生代的卫星定位与导航系统。GPS系统利用导航卫星来完成时间和距离的测量工作，并且同时具有在海陆空全方位的、实时的定位与导航的功能。GPS系统是美国在阿波罗登月计划淤积航天飞机计划之后作出的第三大的航天工程。眼下，GPS系统已经与每个人的生活息息相关，人们出行离不开全球的定位与导航，GPS系统已经发展成为了全球范围以内最成熟并且应用最多的卫星定位导航系统了。GPS系统可以说是全球应用最多，最为使用也是应用最为广泛的全球的一个精密导航系统、指挥系统以及调度系统。GPS系统由三大部分组成，分别是：空间系统和地面控制系统以及用户系统。其空间系统是由二十一颗工作共性以及三颗备用卫星组成，均分布在距离地球表面20200km高的六个轨道平面之上，其运行周期为十二个小时。在地球上的任何一个地点，都能够同时观测到四颗或者四颗以上的卫星。其地面控制系统主要负责的是卫星的运行控制以及卫星的轨道测量。其用户系统主要是多种多样的GPS接收机，用途各异，通过对卫星广播信号进行监测来获取位置信息，并且其用户系统的数量可以使没有上限的。GPS系统的精确度以及稳定性都比较理想，同时美国利用GPS系统在全球范围内都获得了巨大的经济利益，这也使得许多国家都开始自主研发其自己的卫星导航系统。
2.欧盟伽利略卫星定位系统
伽利略卫星定位系统是由欧洲自主研制的卫星定位系统，该系统的总投资达到35亿欧元，是一项独立的民用的全球定位卫星导航系统。该系统为人们提供了较高的精度以及较高的可靠性，其定位功能是完全非军方控制和管理的，能够覆盖全球进行导航和定位。伽利略卫星导航地位系统于2008年前投入使用，共发射了三十颗卫星，其中二十七颗为工作卫星，另外三颗为备用卫星。卫星的高度为24126公里，其卫星位于倾斜角度为56度的三个轨道平面以内。伽利略卫星定位导航系统还有两个地面控制中心系统。相比于美国的GPS系统，伽利略系统有以下几方面的优点：第一，伽利略系统的卫星覆盖面积可以达到GPS系统覆盖面积的二倍，因此，该卫星定位导航系统所服务的人群数量跟多；其次，伽利略卫星定位系统的地面定位误差小于1米，该系统的精确度能够达到GPS系统精确度的五倍以上。用通俗的话来讲就是：GPS系统能够定位到街道，但是伽利略系统却能够定位到车库的大门；另外，伽利略卫星定位導航系统还能够工作于多种频段当中，在民用领域以内相比于GPS系统而言，在经济性上优势明显，并且更加透明化和开放化。
3.中国北斗卫星定位导航系统
中国始终没有放弃过自主研制卫星定位导航系统的工作。于2003年5月25日，中国成功发射了第三颗“北斗一号”定位导航卫星，与前两颗“北斗一号”工作星共同组成了一个完整的北斗卫星定位导航系统，并且能够确保全天候和全天时提供卫星导航的实时信息。北斗卫星定位导航系统的完整建立，标志着我国成为了一个继美国GPS定位导航系统以及前苏联的全球定位导航卫星系统（GLONASS）之后的，位于世界上第三位的拥有自己独立的完善的卫星导航系统的国家。我国的“北斗一号”卫星定位导航系统是“双星快速定位导航系统”，北斗一号定位导航系统的特点在于：组成整个定位导航系统的卫星数量很少，只有三颗卫星、整体系统的用户终端的设备组成比较简单、所有的复杂程序全部集中在了地面中的处理站当中。我国的“北斗一号”卫星系统是利用了地球同步卫星来进行快速的定位操作，以及剪短的数字通信功能以及实时服务功能。北斗一号卫星定位系统的主要功能表现为以下几个方面：
（1）定位功能：北斗一号卫星定位导航系统能够快速的确定用户所在的位置以及地理信息等，并能够向用户以及其主管的部门快速并且精确的提供定位以及导航的信息；
（2）通讯功能：北斗一号卫星定位系统能够为用户与用户之间以及用户与控制中心之间提供双向短数字报文通信服务；
（3）授时功能：北斗一号卫星定位系统能够向中心控制系统提供定时的播发授时信息，并且能够为定时用户提供时延修正值。
“北斗一号”卫星定位系统所覆盖的面积范围为北纬5度至北纬55度，东经70度至东经140度之间的地区。该系统的定位精确度是水平精度为100m，设立标校站之后精度为20m。该系统的工作频率为2491.75MHz，该系统所能够容纳的用户数量为540000户每小时。我国目前正在完善“北斗二号”定位导航卫星体统，“北斗”导航卫星系统可以说是世界范围内的第一个区域性的卫星导航系统。该系统与其他全球性的定位导航系统相比较，能够在非常短的时间以内快速建立成功，并且能够经济性的为核心区域提供服务，完美的符合我国的基本国情。整体来讲，“北斗”定位导航系统的拥有卫星工程成本投资低、运行周期短、双向数据通信功能于定位导航功能和精密授时功能集于一体的独特优点。
“北斗”卫星导航系统为我国的国家安全的保障发挥了其重要作用，同时也服务于我国的社会经济的建设，能够广泛的服务于公路交通、海上作业以及环境监测等等多种行业。
卫星导航定位系统能够为人类带来巨大的利益，也是重要的空间基础设施。对维护国家的安全等都起到了重要的作用，同时也能够方便人们的生活，未来仍有很大的发展前景。
参考文献：
[1]毛敏.GPS卫星定位系统简介[J].陕西国防工业职业技术学院学报.2010，20（1）：6-10.
作者简介：
杜佳慧（1997.03.08-） 女，汉族，新疆省伊宁县，身份证号：654121199703080047，本科生，研究方向：地理信息科学
刘诗元（1997.05.14-）女，汉族，河南省巩县，身份证号：410311199705144526，本科生，研究方向：地理信息科学
