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5.4 全球定位系统 一、全球卫星导航系统GNSS (Global Navigation Satellite System) 依靠数十颗导航卫星组成的导航星座，对地面、海面、空中的物体包括低轨航天器进行实时、连续、全天候的精确导航、定位和定时的技术系统。 二、全球的卫星导航系统 1美国的全球定位系统GPS （Global Positioning System） 1960—1964年：美国先后发射了4颗“子午仪”军用导航卫星，组成“子午仪”卫星定位导航系统。该系统只提供经纬度，不能给出高度和速度，误差较大 60年代末开始：美国开始研究时间间隔卫星定位导航原理 1973—1993年：1973年美国国防部批准陆海空三军联合研制新的卫星导航系统，简称GPS。成为美国第二代卫星定位导航系统。 70年代规划，80年代实施，90年代运营，耗资300亿美元，仅次于阿波罗登月计划和航天飞机计划的美国第三大航天工程 2俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS） 前苏联于1982年10月发射第一颗卫星，到1995年初只有16颗卫星在轨工作。95年成功发射三次共9颗，完成24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。1996年1月投入运行。 系统组成和工作原理与GPS相似 供国防与民间使用，不带任何限制。 卫星平均寿命4.5年，现卫星系统不完备。 3欧洲空间局伽利略（Galileo）系统 1994年开始，欧盟进行了论证，2000年在世界无线电大会上获得L频段的资源。 计划2008年完成全系统部署，共30颗卫星（27＋3） 完全从民用出发，与GPS/GLONASS有机的兼容，建设资金36亿欧元，由各国和企业共同投资。我国计划投资2亿欧元，已投入7000万欧元。 2004年1月10日中国与欧洲合作对伽俐略系统进行初次测试，精度可达5cm 美国的GPS系统精度说明书可达10m，实际上大于15米或更大。 GPS定位可到街道，而可Galileo，则可找到家门。 目前，伽俐略系统的建设还未完成，进展缓慢。 4我国的北斗导航系统 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。 已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域 在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。 (可通讯) 北斗卫星导航系统由三部分组成 空间段 包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星， 地面段 包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站， 用户段 包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。 北斗导航定位系统从根本上打破GPS垄断局面 我国已成功发射两颗北斗导航卫星。 2008年02月22日，国内首款中国北斗导航核心芯片“领航一号”正式诞生。 系统建设总体规划 2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力 2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。 开放服务 向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 授权服务 为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 三、GPS组成 空间部分 地面控制部分 用户设备 GPS图示 空间部分 由24颗卫星（21颗工作卫星和3颗备用卫星）组成，分布在6个轨道面内，每个轨道4颗卫星。每条轨道与赤道面的夹角是55o，轨道平均高度为 20183km。每颗卫星每天约有5小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星 数随时间和地点而异，最少4颗，最多11颗。 主要设备：卫星上有原子钟、微处理器、电文存储和信号发射设备， 由太阳能电池提供电源。 GPS卫星作用 飞越注入站上空时，接收注入的导航电文和其他信息，并发送给广大用户。 接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，改正运行偏差或启用备用时钟等。 工作卫星以L1＝1575.42兆赫和L2＝1227.6兆赫两种频率发送导航信号，导航信号采用伪随机码调制，向用户不断发送导航定位信息，L1用C/A码和P码调制，L2用P码调制。 用于捕获信号及粗略定位的伪随机码叫C/A码 精密测距码叫P码 星历：描述卫星运动及其轨道的参数。 星的位置是由星历算得的。 重要作用是保持卫星同一时间标准－GPS时间系统，需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差，再由地面注入站发送给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。 地面监控系统 组成：由1个主控站、3个注入站、5个监测站组成。主控站位于美国本土科罗拉多，为数据自动采集处理中心。三个注入站分别位于印度洋的Diego Garcia，大西洋的Ascenci