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GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统

GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统

通过对GPS全球定位系统的八周学习之后，认识到很多关于GPS的知识，

包括GPS的应用、如何运作以及误差计算等等的知识。在学习过程之中，了解

到除了GPS全球定位系统以外，还有前苏联研制的GLONASS第二代卫星导航

定位系统、欧盟的伽利略卫星导航定位系统，也了解到我国有自行研制全球卫星

定位与通信系统，及北斗卫星导航系统，因此，在本文中，将会对GPS全球定

位系统以及北斗卫星导航系统进行一个比较，认识到北斗卫星导航系统的价值，

对我国的卫星导航及定位前景做一定的了解。

前苏联GLONASS第二代卫星导航定位系统欧盟激励略卫星导航定位系统

一、GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统的背景

GPS是GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的缩写。GPS全球定位

系统的前身是有美国海军1958年研制、开发、管理的，并于1964年投入使用的

子午卫星系统，1967年7月，子午卫星系统供民用，此后发现民间用户数远大

于军方用户（不足总数的1%）。但该系统存在着一定的缺陷，子午卫星系统

用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出

高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部

门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，

为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优

越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三

军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

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GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统

为此，美国海军研究实验室（NRL）提出了名为Tinmation的用12到

18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年

各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是

GPS系统精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗

卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的

都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码（PRN）为基础传播卫星

测距信号，伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。

由于同时研制海军和恐惧的系统会造成巨大的费用，所以1937年美国防部

将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO）领导，

还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。最初的GPS计划在联合计划局

的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每

个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，

粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少

卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这

一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗

工作星和3颗备用星工作在互成30度的6条轨道上。这也是现在GPS卫星

所使用的工作方式。

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GPS全球定位系统与北斗卫星导航系统

至于我国的北斗卫星导航系统，目前已进入快速组网状态。2012年9月19

日3时10分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙“”运载火箭，采用一箭双

星方式，成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨

道。

这是我国第二次采用一箭双星方式发射北斗导航卫星，也是今年北斗卫星导

航系统组网的第三次发射。此次北斗导航卫星的成功发射，标志着我国北斗卫星

导航系统快速组网技术日臻成熟。

据中国卫星导航系统管理办公室介绍，北斗卫星导航系统自2011年12月

27日正式宣布提供试运行服务以来，系统运行稳定