浅谈中外导航定位系统的发展

本文介绍了全球定位系统，GLONASS卫星导航系统和欧洲静地星导航重叠服务在内的外国导航定位系统，以及我国的双星定位系统。

一、引言

当前，导航定位系统已广泛应用于社会生活的方方面面，小到手机定位，车辆导航，大到飞行控制，航线测定。本文从中外两方面的卫星导航定位系统入手，介绍导航定位系统的发展。

二、国外的导航定位系统

(一)全球定位系统(global positioning system)

GPS又名导航星(NAVSTAR)，是由美国国防部控制的星基无线电定位和标准时间传送系统。GPS能在全球范围、全天候地为陆地、航海、航空和航天用户提供精确的三维位置、三维速度和时间信息。GPS用户数目无限。GPS由三部分组成，包括空间星座(24颗以上)部分、地面控制部分和用户设备部分。GPS是军民两用系统，它提供两种级别的定位服务，即利用C/A码的标准定位服务(SPS)和利用P(Y)码的精密定位服务(PPS)。标准定位服务(SPS)对全球用户免费开放，精密定位服务(PPS)只供已获得授权的用户使用。GPS的可用性为99.85%。目前GPS已广泛应用于航空、航天、航海、陆上车辆、测绘、勘探、授时等领域。

(二)GLONASS卫星导航系统

该系统在前苏联就已开始建造，1994年12月由俄罗斯建成的一种星基无线电全球导航卫星系统。它可全天候向用户提供三维位置、三维速度以及精确的时间信息。其覆盖范围包括全球海、陆、空以及部分外层空间。GLONASS是一种由俄罗斯国防部控制的军民共用系统。GLONASS由空间段、地面段和用户设备三部分组成。空间段由24颗卫星组成，均匀分布在与地球赤道成64.8度的三个近圆轨道面上，卫星离地高度19100公里，轨道周期为11小时15分钟。GLONASS采用频分多址(FDMA)方式工作。每颗卫星的工作频率不同。卫星在L1=1602～1616MHz和L2=1246～1257MHz两个频段上发播导航信息。地面跟踪站分布于前苏联境内，主控站位于莫斯科附近。地面段完成卫星星历、历书和时钟修正信息的制备，并上行发送给各卫星。GLONASS用户设备接收卫星辐射的导航信号，并计算出用户的三维位置、三维速度和时间。

(三)欧洲静地星导航重叠服务

正由欧洲开发的同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS 和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。EGNOS是欧洲GNSS计划的第一阶段，即GNSS-1，并将作为向欧洲GNSS-2(即伽利略计划)发展的基础。按计划EGNOS将在2002年达到初始远行能力，2005年达到全远行能力。其目标是使整个欧洲地区的宇航、海上和陆上用户均从中受益，并可作为民航用户从起飞至Ⅰ类精密着陆的唯一导航手段。

三、我国导航定位系统

双星定位系统，也称为”北斗一号”卫星定位系统，是我国正在独立自主设计与建设的一种全天侯、区域性的卫星定位系统。该系统可覆盖我国及周边地区，计划2000年10和12月两颗卫星分别布设成功。”北斗一号”卫星定位系统利用地球同步卫星为用户提供快速定位，简短数字报文通信和授时服务。正式运行服务的系统由两颗地球静止卫星，一颗在轨备份卫星，中心控制系统，标校系统和各类用户接收机等部分组成。各部分通过出站链路(即中心控制系统--卫星--用户)和入站链路(即用户--卫星--中心控制系统)相连接。

四、综述

本文介绍了包括全球定位系统，GLONASS卫星导航系统和欧洲静地星导航重叠服务在内的外国导航定位系统，和我国的双星定位系统。通过比较发现我国的导航定位系统从卫星的数量，系统的构成和定位精度等方面都与外国先进的导航定位系统有着一定的差距。但随着我国航天技术的蓬勃发展，相信我国的导航定位技术一定会百尺竿头更进一步。