本文摘要：“北斗”卫星定位导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，它先后历经了北斗一号、二号、三号系统三个阶段，建设历时近26年，共发射过4颗北斗一号试验卫星、20颗北斗二号组网卫星、5颗北斗三号试验卫星和30颗北斗三号组网卫星。今天（6月23日9时43分），北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星乐成发射，从北斗二号首颗星算起，这是北斗系统的第55颗卫星，也是北斗三号的“收官之星”。

“北斗”卫星定位导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，它先后历经了北斗一号、二号、三号系统三个阶段，建设历时近26年，共发射过4颗北斗一号试验卫星、20颗北斗二号组网卫星、5颗北斗三号试验卫星和30颗北斗三号组网卫星。今天（6月23日9时43分），北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星乐成发射，从北斗二号首颗星算起，这是北斗系统的第55颗卫星，也是北斗三号的“收官之星”。

　　全球卫星定位系统共有四大系统，包罗我国的北斗卫星导航系统(BDS)、美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和欧洲的伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system)。下面将划分从界说、定位原理、组成、特点等方面临四大系统简要先容： 　　一、中国的北斗卫星导航系统(BDS)　　北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是我国着眼于国家宁静和经济社会生长需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)、欧洲伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system)之后第四个成熟的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的重要空间基础设施。

　　1、基本组成　　北斗系统由空间段、地面段和用户段三部门组成。　　1)空间段。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星(5颗)、倾斜地球同步轨道卫星(3颗)和中圆地球轨道卫星(27颗)三种轨道卫星组成混淆导航星座。

5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中圆地球轨道卫星运行在3个轨道面上，轨道面之间为相隔120°匀称漫衍。　　2)地面段。北斗系统地面段包罗主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站。　　3)用户端。

北斗系统用户段包罗北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产物，以及终端产物、应用系统与应用服务等。　　2、建设原则　　北斗卫星导航系统的建设与生长，以应用推广和工业生长为基础目的，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、宁静、应用、效益，遵循以下建设原则：　　1)自主。

坚持自主建设、生长和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。　　2)开放。免费提供公然的卫星导航服务，勉励开展全方位、多条理、高水平的国际互助与交流。

　　3)兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，勉励国际互助与交流，致力于为用户提供更好的服务。　　4)渐进。分步骤推进北斗系统建设生长，连续提升北斗系统服务性能，不停推动卫星导航工业全面、协和谐可连续生长。

　　3、生长历程与计划　　20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统生长门路，逐步形成了三步走生长战略：　　2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务;　　2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地域提供服务;　　计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务；　　2035年前还将建设完善越发泛在、越发融合、越发智能的综适时空体系。　　2018年11月19日，我国用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式乐成发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星，这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，是我国北斗三号系统第十八、十九颗组网卫星，北斗三号基本系统完成建设，开始提供全球服务。今天，北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星乐成发射，这是北斗系统的第55颗卫星，也是北斗三号的“收官之星”，至此，北斗导航系统全球星座部署全面完成。

　　4、特色与功效　　北斗系统具有以下特点：　　1)北斗系统空间段接纳三种轨道卫星组成的混淆星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地域性能特点更为显着。　　2)北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。　　3)北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、准确授时、位置陈诉和短报文通信服务五大功效。　　随着北斗系统建设和服务能力的生长，相关产物已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调理、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，并将服务于全球经济和社会生长。

　　二、美国的全球定位系统(GPS) 　　作为全球四大卫星导航系统之一，美国的GPS(Global Positioning System)由于其布星早，应用系统开发广泛，在全球占有重要职位。　　1. GPS界说　　GPS系统是由美国国防部的陆海空三军在70年月团结研制的新型卫星导航系统，它的英文名称是 “Navigation Satellite Timing And Ranging / Global PositioningSystem”，其意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、一连性和实时性的导航定位和定时的功效，能为各种用户提供细密的三维坐标、速度和时间。　　2. GPS定位原理　　GPS的定位原理实质上就是丈量学的空间测距定位，使用在平均20200km高空匀称漫衍在6个轨道上的24颗卫星，发射测距信号码和载波，用户通过吸收机吸收这些信号丈量卫星至吸收机之距，通过一系列方程演算，便可知地面点位坐标。

　　3. GPS组成　　GPS由三部门组成：GPS空间部门、地基监控组和GPS用户吸收机部门。　　GPS空间部门原本设计由24颗漫衍在6个等距离轨道上的卫星组成。

卫星漫衍可保证全球任何地域、任何时刻都不少于4颗卫星供观察。24颗卫星中3颗作为备份。

每个轨道平面上有4颗卫星，它们按与地球成55°的相同偏向运行，空间距离约为90°。通过丈量这些卫星到达的时间，用户可以用4颗卫星确定4个导航参数：纬度、经度、高度和时间。2011年6月，美国空军乐成扩展GPS卫星，整调6颗卫星的位置，并加入多3颗卫星。这使事情卫星的数目增加至27颗，扩大了GPS系统的笼罩规模，并提高了准确度。

停止2018年10月18日，在轨的事情卫星共有31颗，不包罗备用卫星。　　地基监控站由一个主控站和四个监察远控站组成。主控站设置在美国大陆，四个监控站划分设在大西洋、太平洋和印度洋的岛屿上。　　用户吸收机通过吸收多颗卫星的信号来解算出自身的位置，以实现定位和导航。

GPS吸收机可以捕捉到按一定卫星高度停止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所吸收到的GPS信号举行变换、放大和处置惩罚，以便丈量出GPS信号从卫星到吸收机天线的流传时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地盘算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。　　4. GPS特点　　美国的GPS全球笼罩率高达98%。

GPS系统是全天候，不易受任何天气的影响，三维定点定速定时高精度，测站间无需举行通讯，具有快速、省时、高效率的特点，应用广泛、多功、可移动定位。　　5. GPS缺陷以及现代化计划　　随着科学技术的不停生长，相比于现在多个世界大国正在努力建设的其它卫星导航系统，GPS系统正日益显现出其在许多方面的固有缺陷。

卫星导航信号的强度微弱，容易受到多径、噪声、滋扰等因素的影响，难以穿透都会修建遮挡，无法满足日益旺盛的室内定位导航需求;信号公然，容易受到滋扰，由于P码信号差池民用用户开放，限制了GPS单点定位精度的提高;地面监控系统担负着编算和注入导航电文的重要任务, 一旦地面监控系统受到破坏或受到信息宁静攻击，则很难保证系统导航服务的可靠性。为制止其在卫星导航领域内的垄断职位受到挑战，美国启动了GPS现代化计划，优化星座结构，努力开展相关导航卫星的退役和增补，全力研制生产下一代也就是第三代GPS卫星—GPS III，以及加速新一代GPS地面系统即GPS OCX的开发和部署事情。

　　三、俄罗斯的卫星导航系统(GLONASS)　　GLONASS是俄语“全球卫星导航系统”的缩写，该系统为满足前苏联授时、海陆空定位与导航、大地丈量与制图、生态监测研究等建设，于1978年开始研制，1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年，共发射了27颗GLONASS试验卫星，到1995年，俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网事情，1996年24颗卫星正常发射信号，系统投入运行使用。凭据2016年的数据，GLONASS在轨运行的卫星已达28颗。

　　GLONASS系统由地面监控部门、卫星星座和用户设备组成。　　地面监控部门用于监测和维护卫星星座，并确定卫星的轨道和其运行的空间航行服务行为。由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站（含激光跟踪站）和外场导航控制设备等组成。

　　卫星星座由24颗卫星组成，漫衍在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。轨道高度为19100km，轨道面的倾斜角为64.8°，周期为11h15.73m。

　　GLONASS系统尺度设置为24颗卫星，而18颗卫星就能保证该系统为俄罗斯境内用户提供全部服务。据俄罗斯联邦航天署署长佩尔米诺夫2009年12月15日称，GLONASS系统完玉成部卫星的部署后，其卫星导航规模可笼罩整个地球外貌和近地空间。　　GLONASS用户设备（即吸收机）能吸收卫星发射的导航信号，并丈量其伪距和伪距变化率，同时从卫星信号中提取并处置惩罚导航电文，盘算出用户所在的位置、速度和时间信息。现在，GLONASS系统主要提供导航和定时服务，支持不限数量的陆基、海基、空基、天基用户。

凭据俄罗斯射频总统令，在任何时候、地球任何地方都可以提供GLONASS民用信号，无论是俄罗斯还是外国用户，都免费且没有限制。　　GLONASS至今已经有三代卫星，6种卫星型号。第一代卫星是传统的GLONASS，二代星是现代化后的GLONASS-M 卫星，而第三代是最新发射的GLONASS-K 卫星。自2005 年12 月以来发射的所有GLONASS 卫星都是GLONASS-M 卫星。

而GLONASS-K卫星是GLONASS-M卫星的升级版本，预期使用寿命由上一代的7年提升至10年，重量由1415千克淘汰至935千克。GLONASS-K卫星将逐步替代GLONASS－M卫星，以提高导航准确度。　　GLONASS系统接纳FDMA方式，凭据载波频率来区分差别卫星。每颗GLONASS卫星发射的两种载波的频率。

GLONASS 信号包罗两个伪随机噪声（PRN）测距码：尺度精度ST码和细密精度VT码，调制到L1 和L2 载波上。GLONASS ST码也已经在GLONASS-M 卫星的L2 频率上传输。从Block II 到GLONASS-M 系列的种种GLONASS卫星系列在每个卫星上有3个多原子频率综合器（AFS）。

发送的信号像GPS信号一样是右旋圆极化的，具有可比力的信号强度。GLONASS-K1 在新的L3 频率（1202.025 MHz）上传输CDMA信号，GLONASS-K2 还将在L1 和L2 频率上提供CDMA 信号。

　　俄罗斯对GLONASS系统接纳了军民适用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平偏向为16m，垂直偏向为25m。系统误差历年来不停有所改善，现在到达1~2m左右。　　四、欧洲的伽利略卫星导航系统（Galileo SNS）　　伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system）是由欧牛耳导、由欧洲空间局和欧洲导航卫星系统治理局研制和制作的全球卫星导航定位系统，于1999年2月首次提出，2002年3月正式启动，预计耗资53亿欧元。

　　制作该系统的目的主要有三个：一是为欧友邦家提供一个独立自主的高精度定位系统，淘汰对美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）的依赖；二是增强系统对高纬度地域（如挪威、瑞典等国家）的笼罩，在这些地域提供比其他系统更好的定位服务；三是为用户提供更精准且管制更少的数据，伽利略系统的目的是在水平和垂直偏向提供精度1米以内的定位服务，基本服务（低精度）向所有用户免费开放，高精度定位服务提供应付用度户使用。　　与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和中国的北斗更偏向于军事用途差别，伽利略系统主要用于民用，仅在发生武装冲突等极端情况下才会关闭。

　　伽利略系统的全球设施部门由空间段和地面段组成。空间段由漫衍在3个轨道上的30颗中等高度轨道卫星(MEO)组成，其中24颗事情卫星，6颗备用卫星，轨道高度为23,222km，轨道倾角为56度。地面段包罗全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航治理中心、地面支持设施、地面治理机构。　　伽利略系统的总部设在捷克共和国的布拉格，两个地面操控站划分位于德国慕尼黑四周的奥伯法芬霍芬和意大利的富齐诺。

每颗卫星的重量为675千克，体积为2.7米 x 1.2米 x 1.1米，安装有两个光原子钟和两个被动氢原子微波激射器时钟，这些时钟将提供准确的时间信号，使用差别卫星发来的信息，联合三边测距原理，就可以盘算出吸收器所在的位置。卫星寿命至少在12年。　　伽利略系统的第一颗试验卫星GIOVE-A于2005年12月发射，第二颗试验卫星GIOVE-B于2008年4月发射。

2009年11月，伽利略系统在法属圭亚那的库鲁航天中心建成地面站。首批两颗在轨验证卫星（IOV）于2011年10月21日乐成发射升空。2012年10月12日，第二批两颗在轨验证卫星乐成发射升空，标志伽利略系统建设已取得阶段性重要结果，这4颗卫星可以组成微型网络，开端发挥地面定位功效，并确保以后发射的其他卫星能准确进入预定轨道正常运转。　　2016年12月15日，伽利略系统在布鲁塞尔举行了激活仪式，在轨事情卫星到达18颗，说明其已具备早期运行能力（EOC）。

停止2018年8月，伽利略系统已有26颗卫星乐成发射进入轨道，标志其基本到达全面运行能力（FOC）。全部30颗卫星计划于2020年发射完毕，届时将向全球提供定位精度在1~2米的免费服务和1米以内的付费服务。　　伽利略系统的基本服务有导航、定位、授时；特殊服务有搜索与救援(SAR功效)；扩展应用服务系统有在飞机导航和着陆系统中的应用、铁路宁静运行调理、海上运输系统、陆地车队运输调理、精准农业。伽利略系统的卫星安装有转发器，可实现事故所在发出的求救信号和救援协调中心发出的反馈信号双向传送，是全球卫星搜救系统的一个重要升级。

　　伽利略计划是一个多国到场的项目，以色列、乌克兰、印度、摩洛哥、韩国、挪威、瑞士等国先后与欧盟签署了互助协议，加入该计划，并向其提供资金和技术支持。早在2003年9月，伽利略计划的项目主管就努力邀请中国加入，在短期内获得了2.3亿欧元的中方投资，使该计划的财政状况获得极大缓解，然而，由于欧盟委员会的宁静与技术独立性政策，中国实际上被伽利略计划清除在外，中国之前的投资也没有获得任何回报。2006年12月，中国退出了伽利略计划。

（凭据网络资料整理，责任编辑罗文斌，邵鹤楠、赵艳玲、杨硕、马征，图片源自网络） 参考文献：1.http://www.xinhuanet.com/tech/2019-03/27/c_1124291816.htm2.https://www.secrss.com/articles/81953.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E7%90%83%E5%AE%9A%E4%BD%8D%E7%B3%BB%E7%BB%9F4. 伽利略定位系统[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/伽利略定位系统/6726019，2019-01-02 5.伽利略卫星导航系统[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/伽利略卫星导航系统/9142271?fr=aladdin，2019-03-27。

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