tmsy 发表于 4 小时前

卫星导航系统哪家强,细数全球四大卫星导航系统

曾几何时,我们还未成为一个基建狂魔,曾几何时,我们的汽车保有量还很低。那时的我们,开车去到一个陌生的地方,除了问路之外,还少不了一本地图册,原先都是红皮儿的,后来印制的都比较好一点,虽然可能会有路网和名称的变化不能及时更新导致不准确,但在那时已经是出行利器了,不过现在我们都不再使用那些不能更新的印制版了,那些各式各样的地图册终究成为了历史。



随着科技的发展,现在开车出行需要地图和导航、轮船需要在茫茫大海找准方向、火箭飞行也需要遥测监控等等,导航、定位、测量、监控、军事等领域都离不开一个系统的支持——卫星导航系统。


比如我们接触最早的凯立德导航,升级都要刷数据包


现在出行,有了导航不迷路


武器装备也需要精准打击

之前大家的手机定位功能的标志都是GPS三个字母,因为之前只有一家GPS能够提供定位服务,一般手机上都使用GPS代称为导航或位置,现在的安卓手机都兼容了多家导航系统(苹果手机除外),所以国内很多手机便将原来的GPS改成了位置信息标识。



卫星导航系统简单来讲就是在地球表面或近地空间,部署覆盖全球的专用卫星,在任何地点为用户提供全天候的定位坐标和时间信息的无线电导航系统。这些服务是基于地面控制系统、空间卫星、用户设备三个部分,卫星向接收端发送自己位置信息时,会附上信息发出的时间,接收终端接收到信息后,通过得到的信息传播的时间,便能计算出终端与卫星的距离,只要能得到用户终端与四个卫星的距离,就能在空间中确定用户终端所在的位置,即实现了卫星定位。



既然实现定位是通过时间和距离的计算,那么卫星定位系统当中就需要有一个稳定可靠的关键部件——原子钟。

原子会不停地发生振荡,并且不受温度和压力的影响改变,基于这一原理,便制造出了原子钟,原子钟的精度非常高,数千万年才会差1秒,所以世界上各个导航系统基本都使用了原子钟。



了解了什么是卫星定位导航系统,那么全球有几个卫星导航系统呢?

全球卫星导航系统国际委员会公布的有四大卫星导航系统:

美国的全球定位系统(GPS)

俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)

欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO)

中国的北斗卫星导航系统(BDS)

当然还有两个能够提供区域性导航功能的系统:

印度的区域导航卫星系统(IRNSS)

日本的准天顶卫星系统(QZSS)

因为日本和印度的区域导航系统只有几颗卫星,定位精度和应用并不是特别理想,就不再过多的介绍了,今天我们就重点说说四大卫星导航系统。

美国的GPS是世界上第一个建立并用于导航定位的全球系统,其实这个系统一开始是为军事目的而建立的,后来才慢慢发展到民用上,GPS由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。从1973年立项开始至1995 具备完全工作能力,历时20年左右。从1996年开始,GPS开展了现代化改造,投入 200 多亿美元的巨资,主要目标是提高空间段卫星和地面段运控的水平,将军民用信号进行分离,改进了系统的定位精度,军用的定位精度可以达到0.1m,民用的定位精度能够实现10m以内。



再来说说第二个建成的俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS),从1982 年第 1 颗 GLONASS卫星上天到1996 年 24 颗卫星全球组网,历时14年进入完全工作状态。在此之后,苏联解体,由于俄罗斯的经济状况,GLONASS 步入艰难维持阶段,2000 年时仅剩 7 颗卫星正常工作。2001 年,俄罗斯政府通过了 GLONASS 恢复和现代化计划,直到 2012 年该系统回归到24 颗卫星完全服务状态 。

唯一的不同点是,俄罗斯的GLONASS与其它国家的系统都不一样,它使用的是频分多址FDMA,而不是码多分址CDMA(这里就不再过多介绍了,反正就是不一样)。



第三个是欧盟全球卫星导航系统伽利略Galileo,这个比较特殊一点,它是由欧洲委员会和欧空局共同负责的项目,于2002年开始,预计将于2020年完成,整个系统由30颗卫星组成,其中24颗工作星,6颗备份星。欧洲的伽利略卫星导航系统设计之初是仅次于美国的先进系统,由于资金问题,导致进展缓慢,慢慢在也从先进变落后了。由于资金问题,欧盟决定采用融资的办法,吸收资本进入,在2003年9月吸纳中国进入该计划以换取2.3亿欧元的投资。不过后来仍然陷入融资僵局,欧盟委员会最终决定将伽利略系统公私合营废止,收归国有。随后以出于欧美关系以及对安全与技术独立的考量为由,对我国一直进行排挤,于是我们便将重心转移到自己的北斗导航系统上,开启了独立建设之路。


最后重点来说说北斗导航系统,既然GPS都是免费使用的,为什么我们还要花钱投资建设自己的卫星定位系统呢?这不得不说两件事,一个是银河号事件,茫茫大海中,某国强行关掉了银河货轮上的GPS定位信号,迫使货轮不能逃避其军舰的检查;第二个是96年危机,也是关闭了军事设施的GPS定位信号,这些事情的发生,出于安全考虑,我国要建设自己的导航定位系统。

现在建设完成并提供全球服务的是北斗三号,信号精度将优于 0.5 米,北斗系统创新融合了导航与通信能力,比其它系统多了短报文功能,2020年6月23日,随着北斗三号第55颗全球组网卫星发射成功,标志着北斗三号全球卫星导航系统部署比原计划提前半年全面完成,是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。




卫星导航定位系统还有一个绕不开的关键点就是卫星使用频率,GPS已将最好的频率使用,俄罗斯的也占据了较好的频率,剩下的频率本来是欧盟“伽利略”系统准备用于“公共管理服务”的频率,但是我国也已经向相关组织通报了准备使用的卫星发射频率,两者就有了重叠,但有一个规则是不预留,谁先使用,频段就归谁,于是我国开始了发射再发射,而欧洲也只能不满再不满。与相当初比真是三十年河东,三十年河西。




介绍完以上几大导航系统,我们从手机当中搜索了一下空中导航卫星的数量发现:



北斗卫星有8颗,GPS有7颗,格洛纳斯有5颗,伽利略有3颗,日本有2颗。



现在四大导航系统如果非要进行一个排名的话,我国的北斗和美国的GPS 不相上下,北斗的精确度非常高,定位也非常地准,并且它的通信等方面能力也得到了认可,起步相对于GPS来说较晚,GPS可以说已经发展得非常成熟。现阶段北斗完全可以和GPS相媲美,属于第一梯队。其次是俄罗斯的格洛纳斯排名第三,最后是欧盟的伽利略系统。

halalahaa11111 发表于 4 小时前

美国的GPS占用的频率像是高速路,俄的GLONASS像是省道,北斗占用的频率像县道。

ofuzlj 发表于 4 小时前

精度0.1米和0.5米,有啥区别?我的手机显示卫星数量和连接数量,以及连接速度,相比还是第一
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