图解北斗卫星导航系统和GPS导航系统(孙嘉和)

上传者：陈学耀
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上传时间：2015-04-28
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图解北斗卫星导航系统和GPS导航系统(孙嘉和)

图解北斗卫星导航系统和GPS导航系统

1 北斗卫星定位系统与GPS全球定位系统的构成与技术原理

GPS全球定位系统是由美国建造、全球性、全天候、高精度的导航定位和时间传递系统。24颗卫星在其空间中运行。GPS服务分两个不同的等级，既军用和民用两个。GPS定位采用空间被动式原理,在测站上安置GPS用户接收系统,以各种可能的方式接收卫星发送的信号,卫星不间断地发送自己的星历参数和时间信息,用户接收后,由计算机求出接收机的三维位置,三维方向及运动速度和时间信息,简称“三球定位”原理。首先假定卫星的位置为已知,准确测定※点距离卫星的长度,结果※点就是位于以卫星为中心的圆球上,圆球的半径等于所测得距离。下一步,再测量※点距离另一卫星的长度,结果※点必然位于这两个圆球相交形成的环上。再继续测量距离第三个卫星的长度,最终※点必然在三个圆球相交形成的两个点上。再根据地理知识,去掉那个不合理的点。其实继续再测量※点距离另一个卫星的长度,也能直接定位※点。GPS的作用除了导航外,还有很多,像地震学家用它能监测地壳的微小移动最终帮助预测地震。（这段不做，我有材料）

北斗卫星导航系统分为三段:空间、地面、用户。空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°,中地球轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间为相隔120°均匀分布。服务方式有两种:开放式、授权式。开放式服务:免费定位、测速、授时,定位精度为10m。授权式服务,向授权客户提供的定位、测速、授时和通信服务更安全,信息更系统完整。可向客户二十四小时定位服务即时,定位精度可达数十柰秒(ns)的同步精度,其精度与GPS相当。

2 北斗卫星导航定位系统和GPS全球定位系统的区别

目前,北斗卫星导航系统是由我国自主研发、独立运行的区域卫星导航系统,缩写为BDS,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统,并称全球四大卫星导航系统。在全球卫星定位系统方面,现在使用范围最广的就是美国的GPS全球定位系统,我国自行研制的“北斗一号”和美国的GPS虽然都是卫星定位、导航系统,但是它们在各方面都有着较大的差异,这种差异主要体现在以下几个方面:

(1)它们都是导航定位系统,采用的定位技术不同,定位的范围也有区别。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围约东经70度到140度,北纬5度到55度;GPS是覆盖全球的全天候定位系统。目前,北斗还不是全球定位,当然北斗开始的晚,部署需要时间,GPS也用了20年时间才布置完毕全天候覆盖全球的。

(2)二者的定位理论不同,北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。由地面中心控制系统解算,再向用户提供三维定位数据;而GPS已经部署完毕由用户设备独立解算自己三维定位数据。所以北斗卫星导航定位系统定位理论更新,可以用于国家经济建设,为中国的交通运输、气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务,应用前景十分广阔。

(3)卫星数量和轨道不同:北斗卫星导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星且两颗卫星间的赤道角距约六十度。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星,轨道赤道倾角五十五度,轨道面赤道角距六十度,为准同步轨道,绕地球一周11h58m。

(4)定位精度:我们的北斗系统可以对所有终端机进行监控管理,就这一点GPS就根本不

可能做到。可以通过确定用户地理位置,为用户及主管部门提供导航。水平定位精度100米,差分定位精度小于20米。定位响应时间:Ⅰ类用户5秒;Ⅱ类用户2秒;Ⅲ类用户1秒。定位更新时间小于1秒,一次性定位率达百分之九十五。GPS三维定位精度P码目前己由16米提高到6米,C/A码目前己由25-100米提高到12米,授时精度日前约20柰秒。

(5)用户容量:北斗卫星导航系统具有用户之间、用户和地面控制中心之间双向数字报文通信能力,用户使用连续通信方式最多能通信一百二十个汉字。

（6）北斗卫星导航系统有两种精密授时功能:单向和双向,依据具体的精度需求,利用定时用户终端,完成与北斗卫星导航系统之间时间和频率同步,提供100ns(单向授时)和20M(双向授时)的时间同步精度。GPS全球定位系统是单向测距系统,用户只要单向使用设备接收GPS发出的导航电文即可进行测距定位,所以GPS全球定位系统的用户设备容量没有上限。

3 北斗卫星导航系统意义

（先放下不做）

4.如果你有想法可以加进来