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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。当下全球有四大卫星导航:中国的北斗卫星导航系统(BDS),美国的全球定位系统(GPS),欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)。
所有的卫星导航系统基本都由空间段(有效卫星)、地面控制段(卫星监测控制)、用户段(用户终端设备)组成。
目前四大卫星导航系统基本情况:
北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,简称为BDS)
北斗系统开始建设于2000年。2000年底完成北斗一号实验系统的建设;2012完成北斗二号系统的建设,完成亚太地区信号覆盖,提供区域服务;北斗三号系统与2020年全面建成,实现全球服务。
北斗系统空间段规划由30颗卫星组成。已经发射卫星55颗(另有4颗实验卫星),除去失效退役的卫星,在轨有效卫星45颗(含北斗二号和北斗三号系统)。
北斗系统的星座由中圆地球轨道卫星(MEO)、倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)、地球静止轨道卫星(GEO)组成。其中中圆地球轨道卫星主要为全球提供服务,倾斜地球同步轨道卫星主要负责增强亚太地区信号,地球静止轨道卫星主要保障亚太地区信号的全时覆盖。多样化的轨道覆盖,大大增强了东半球尤其是亚太地区的信号覆盖。
目前北斗信号已经覆盖全球,可以为全球用户提供定位、导航、授时、短报文(北斗独有)服务。目前北斗在亚太地区民用定位精度约为3-5m,在全球范围定位精度约为5-10m。目前在国内通过地基增强等系统,已经可以实现事中厘米级、事后毫米级的高精度定位。
北斗的用户段的主要产品北斗芯片也早已实现全面国产。未来5年将是北斗应用全面爆发的时期。
全球定位系统(Global Positioning System,简称为GPS)
GPS系统从 1978 年发射第 1 颗 GPS 卫星,到 1994 年完成 21颗工作卫星加 3 颗备用卫星的卫星星座配置,1995 年正式宣布具备完全工作能力。
GPS系统空间段规划由24颗卫星组成。已经发射卫星73颗,除去退役卫星,目前在轨有效卫星34颗。可以为全球用户提供定位、导航、授时服务。
美国作为最早的的全球卫星定位系统,目前已经开始第三代的部署。部署完成后精度将达到5米左右。
格洛纳斯卫星导航系统(Global Orbiting Navigation Satellite System, 简称为GLONASS)
格洛纳斯系统1982 年发射第 1 颗 GLONASS卫星。1996 年实现全球组网,宣布进入完全工作状态。但是由于苏联解体的影响,格洛纳斯系统陷入了相当长时间的困难时期,替换备份卫星难以升空,到2000年低,格洛纳斯系统仅剩7颗可用卫星,几近崩溃。从2001年起,俄罗斯政府开始恢复格洛纳斯系统,陆续将系统回归到24颗的完全服务状态。
格洛纳斯系统空间段规划由24颗卫星组成。包括21颗工作星和3颗备份星。轨道高度2.36万公里,24颗卫星分布在3个轨道面上。目前系统的定位精度在10米左右。可以为用户提供定位、导航、授时服务。
伽利略卫星导航系统(Galileo Navigation Satellite System,简称为GALILEO)
伽利略系统空间段规划由30颗卫星组成。目前在轨有效卫星22颗。可以为用户提供定位、导航、授时服务。目前发展缓慢。
总结
在全球四大卫星导航系统中,目前只有中国的北斗和美国的GPS具备了完整形态,作为后来者的北斗系统,一步一个脚印,趟出一条中国特色的发展道路,在导航领域书写了一段东方神话。
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