全球导航卫星,GPS,GLONASS,Galileo,北斗
全球导航卫星系统(GNSS)是一种以卫星为基础的无线电导航系统。系统可以发送高精度、全天候的导航、定位和授时信息,是一种可供海陆空领域的军民用户共享的信息资源。卫星导航定位是指利用导航卫星系统提供的位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、检测和管理。<hr>
世界主要的全球导航卫星系统(GNSS)简单介绍。
一、美国全球定位系统GPS
世界上最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统(Transit),1958年研制,64年正式投入使用。
1973年,美国国防部开始研究建了新一代的卫星导航系统,这就是“授时与测距导航系统/全球定位系统(Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System-NAVSTAR/GPS)”,通常简称“全球定位系统(GPS)”。
GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨道备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同,最少可见到4颗,最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时,为了结算测站的三位坐标,必须观测4颗GPS卫星,称为定位星座。
目前中国的很多对讲机上的定位系统,基本上都是使用的美国的GPS系统芯片。
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二、俄罗斯全球导航卫星系统GLONASS
GLONASS是Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema(俄)或 Global Navigation Satellite System(英)的字头缩写,意即全球导航卫星系统,是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统,也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS在系统组成、定位测速原理等方面类似于美国GPS,但在一些具体技术上也与其存在一定的差别。GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星,所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。与GPS不同的是,GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1602+0.5625k(MHz)和L2=1246+0.4375k(MHz),其中k=1~24为每颗卫星的频率编号。GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码。
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三、欧盟全球导航卫星系统Galileo
伽利略(Galileo)导航卫星系统是由欧共体发起,旨在建立一个由欧盟运行、管理并控制的全球导航卫星系统。该计划于1992年2月提出,2002年3月26日正式启动,当时计划于2008年建成,投资约28亿美元。2005年12月8日,首颗欧洲伽利略试验卫星GLOVE-A发射成功。我国也参与该系统的合作建设。
Galileo系统设计用途是提供公开服务、生命安全服务、商业服务、公共特许服务和搜索救援服务等服务类型。Galileo导航卫星系统与现在普遍使用的美国全球系统相比,其功能将更加先进、更加有效、更加可靠。
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四、我国区域性导航卫星系统“北斗一号”
“北斗一号”系统于1985年提出,1994年1月批准立项研制建设。系统于2002年1月1日试运行。系统的建成,填补了我国卫星导航定位领域的空白,打破了美国、俄罗斯在这一领域的垄断,使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。
北斗与GPS系统不同,所有用户终端位置的计算都是在地面控制中心站完成。因此,控制中心可以保留全部北斗终端用户机的位置及时间信息。同时地面控制中心站还负责整个系统的监控管理。用户终端是直接由用户使用的设备,用户接收地面中心站经卫星转发的测距型号。
<hr>何为DGNSS
为了满足军事和民用方面在更高精度定位的要求,可在已有的全球导航卫星系统(GNSS)定位应用的基础上,采用差分技术,也就是DGNSS。DGNSS定位方法的原理,简单地说,就是把已知的测定点作为差分的基准点,在差分基准点安装基准GNSS接收机,并用该接收机连续地接收GNSS卫星定位数据,经解算形成定位计算值,将基准点位置的计算值与已知位置进行比较,求解出实时差分修正值,以广播或专用数据链的传输路径,将差分修正传送给定位用户,用户以此修正值来修正其GNSS定位值,得到更高精度的DGNSS定位值。
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何为DGPS
DGPS即差分全球定位系统(Differential Global Position System,简称DGPS),是在GPS的基础上利用差分技术使用户能够从GPS系统中获得更高的精度。
差分技术的基础是:在同一地区内,GPS缓慢变化的系统误差,包括选择可用性(SA)误差,对基准台及其邻近用户的影响是相同或相近的,用户距基准台逾近,定位精度逾好,从而改善GPS定位精度。应用差分技术可以有效地削弱SA、电离层延迟、大气层延迟、星历误差、卫星钟误差,达到米级定位精度。
中国沿海使用的是RBN-DGPS
为使用国民经济、国际贸易和社会发展的需要,满足航行在我国主要港口、重要水道和沿海的海上公众用户、国防、海洋测绘、海洋石油开发、海洋渔业、海洋资源调查、海上交通安全管理、疏浚、引航等和其他需要高精度导航服务的用户需求,中国海事局结合我国国情,在分析我国沿海无线电只想标状况及主要问题的基础上,借鉴和吸收国际先进经验,参照国际组织有关标准、规定和建议,与1995年制定了中国沿海RBN-DGPS系统建设规划。
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