世界上一共有四种卫星导航系统。
1、美国的GPS卫星定位系统
2、欧洲的伽利略卫星定位系统
3、俄罗斯的俄罗斯格洛纳斯卫星定位系统
4、中国360问答的北斗卫星定位系统
1、产生背景
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球套氧谁别压农编师该性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GP径即认S卫星星座己布设完成。
2、系统结构
经写左政传板过20余年的实践证明,GP预度例区情突刻S系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、搜慎谈多孝宏模式、多用途、雷多机型的国际性高新技术产业。GPS系蛋提另鸡统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。
由主控站、地面天线、监测站和通讯辅助系统组成;
空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。GPS卫星星座原计划是将24颗卫星均匀分布在6个不同的轨道平面上,而发展到今天,世碰在火轨道上运行的卫星数量已经达到27颗。每个轨道平乐面与赤道平面的倾术述感景国卫超掌室松角大约55度。在地球上任何地点任何时刻都能观测到5-8颗卫星。每颗卫星都利用两个L载频传送信号,即L1和L2。每颗卫星都在完全相同的频率上传送切特倒万块货果字端通信号,但每颗卫星的信号在到达用户之前宗前都经过了多普勒颇移。L1承载精密(P)码和粗/捕获(C/A)码,L2仅承载P码。导航的数据报文叠加在这些码上,两个载频上承载着相同的导航数据报文。P码通常是加密的,只有C/A码可供民用。主要由GPS接调项理激述收机和卫星天线组成,GPS接收外手气观没础史江确机,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型,根据用途分为车载式、船载式、机载式、星们载式、弹载式。
3、技术原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。
4、系统特点
(1)全天候;
(2)全球覆盖;
(3)三维定速定时高精度;
(4)快速省时高效率;
(5)应用广泛多功能。
5、定位服务
联邦无线电导航计划中规定的GPS定位服务包括精密定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)。
⑴PPS授权的精密定位系统用户需要密码设备和特殊的接收机,包括美国军队、某些政府机构以及批准的民用用户。
⑵SPS对于普通民用用户,美国政府对于定位精度实施控制,仅提供SPS服务。SPS服务可供全世界用户免费、无限制地使用。
6、主要用途
(1)陆地应用,主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等;
(2)海洋应用,包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;
(3)航空航天应用,包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。