衛(wèi)星定位技術(shù)-衛(wèi)星定位技術(shù)（工程測量）

第六章全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS

6.1認(rèn)識衛(wèi)星定位技術(shù)本節(jié)重點(diǎn)GNSS概述2幾種主要的GNSS系統(tǒng)1幾種主要的GNSS系統(tǒng)俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)簡稱GLONASS，是俄羅斯空間局管理的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GLONASS是GLObalNAvigationSatelliteSystem(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的字頭縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設(shè)的與美國GPS系統(tǒng)相類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，現(xiàn)由俄羅斯空間局管理。俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)簡稱GLONASS最早開發(fā)于蘇聯(lián)時期，后由俄羅斯繼續(xù)該計劃。俄羅斯1993年開始獨(dú)自建立本國的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2007年開始運(yùn)營，當(dāng)時只開放俄羅斯境內(nèi)衛(wèi)星定位及導(dǎo)航服務(wù)。到2009年，其服務(wù)范圍已經(jīng)拓展到全球。該系統(tǒng)主要服務(wù)內(nèi)容包括確定陸地、海上及空中目標(biāo)的坐標(biāo)及運(yùn)動速度信息等。俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)GLONASS星座由27顆工作星和3顆備份星組成；27顆星均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上，這三個軌道平面兩兩相隔120度，每個軌道面有8顆衛(wèi)星，同平面內(nèi)的衛(wèi)星之間相隔45度，軌道高度2.36萬公里；1、GLONASS星座俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)3、用戶設(shè)備GLONASS用戶設(shè)備(即接收機(jī))。2、地面支持系統(tǒng)由系統(tǒng)控制中心、中央同步器、遙測遙控站和外場導(dǎo)航控制設(shè)備組成；俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)的應(yīng)用為全球海陸空以及近地空間的各種用戶提供全天候、連續(xù)提供高精度的各種三維位置、三維速度和時間信息（PVT信息），這樣不僅為海軍艦船、空軍飛機(jī)、陸軍坦克、裝甲車、炮車等提供精確導(dǎo)航；也在精密導(dǎo)彈制導(dǎo)、部隊準(zhǔn)確的機(jī)動和配合、武器系統(tǒng)的精確瞄準(zhǔn)等方面廣泛應(yīng)用。1、軍用俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)的應(yīng)用在大地和海洋測繪、郵電通信、地質(zhì)勘探、石油開發(fā)、地震預(yù)報、地面交通管理等各種國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有越來越多的應(yīng)用。2、民用GLONASS與GPS有許多不同之處GPS的衛(wèi)星信號采用碼分多址體制，每顆衛(wèi)星的信號頻率和調(diào)制方式相同，不同衛(wèi)星的信號靠不同的偽碼區(qū)分；而GLONASS采用頻分多址體制，衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分，每組頻率的偽隨機(jī)碼相同；由于衛(wèi)星發(fā)射的載波頻率不同，GLONASS可以防止整個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時被敵方干擾，因而，具有更強(qiáng)的抗干擾能力；1、衛(wèi)星發(fā)射頻率不同GLONASS與GPS有許多不同之處

2、坐標(biāo)系不同GPS使用世界大地坐標(biāo)系（WGS-84），而GLONASS使用前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）；

3、時間標(biāo)準(zhǔn)不同GPS系統(tǒng)時與世界協(xié)調(diào)時相關(guān)聯(lián)，而GLONASS則與莫斯科標(biāo)準(zhǔn)時相關(guān)聯(lián)。幾種主要的GNSS系統(tǒng)歐洲“伽利略”系統(tǒng)歐洲“伽利略”系統(tǒng)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileosatellitenavigationsystem），是由歐盟研制和建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。耗資30億歐元，共發(fā)射30顆衛(wèi)星；包括韓國、中國在內(nèi)，日本、阿根廷、澳大利亞、俄羅斯等國也在參與該計劃；當(dāng)初的完成目標(biāo)是2008年，但由于技術(shù)、各國意見分歧等問題，中途幾經(jīng)推遲。歐洲“伽利略”系統(tǒng)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由軌道高度為23616km的30顆衛(wèi)星組成，其中27顆工作星，3顆備份星。衛(wèi)星軌道高度約2.4萬公里，位于3個傾角為56度的軌道平面內(nèi)。截止2016年12月，已經(jīng)發(fā)射了18顆工作衛(wèi)星，具備了早期操作能力（EOC），并計劃在2019年具備完全操作能力（FOC）。全部30顆衛(wèi)星（調(diào)整為24顆工作衛(wèi)星，6顆備份衛(wèi)星）計劃于2020年發(fā)射完畢。歐洲“伽利略”系統(tǒng)優(yōu)勢伽利略系統(tǒng)是世界上第一個基于民用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在2008年投入運(yùn)行后，全球的用戶將使用多制式的接收機(jī)，獲得更多的導(dǎo)航定位衛(wèi)星的信號，將無形中極大地提高導(dǎo)航定位的精度，這是“伽利略”計劃給用戶帶來的直接好處。另外，由于全球?qū)⒊霈F(xiàn)多套全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，從市場的發(fā)展來看，將會出現(xiàn)GPS系統(tǒng)與“伽利略”系統(tǒng)競爭的局面，競爭會使用戶得到更穩(wěn)定的信號、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。世界上多套全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)并存，相互之間的制約和互補(bǔ)將是各國大力發(fā)展全球?qū)Ш蕉ㄎ划a(chǎn)業(yè)的根本保證。歐洲“伽利略”系統(tǒng)“伽利略”計劃是歐洲自主、獨(dú)立的全球多模式衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，提供高精度，高可靠性的定位服務(wù)，實現(xiàn)完全非軍方控制、管理，可以進(jìn)行覆蓋全球的導(dǎo)航和定位功能。歐洲“伽利略”系統(tǒng)“伽利略”系統(tǒng)還能夠和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)實現(xiàn)多系統(tǒng)內(nèi)的相互合作，任何用戶將來都可以用一個多系統(tǒng)接收機(jī)采集各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組合來實現(xiàn)定位導(dǎo)航的要求?！百だ浴毕到y(tǒng)的重要意義“伽利略”系統(tǒng)可以發(fā)送實時的高精度定位信息，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所沒有的，同時“伽利略”系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況下提供服務(wù)，如果失敗也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。與美國的GPS相比，“伽利略”系統(tǒng)更先進(jìn)，也更可靠。美國GPS向別國提供的衛(wèi)星信號，只能發(fā)現(xiàn)地面大約10米長的物體，而“伽利略”的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn)1米長的目標(biāo)。歐洲“伽利略”系統(tǒng)不僅能使人們的生活更加方便，還將為歐盟的工業(yè)和商業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。更為重要的是，歐盟將從此擁有自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這有助于打破美國GPS系統(tǒng)的壟斷地位，從而在全球高科技競爭浪潮中獲取有利地位，更可為將來建設(shè)歐洲獨(dú)立防務(wù)創(chuàng)造條件。歐洲“伽利略”系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)于2016年12月15日投入使用。歐盟委員會和歐洲航天局表示，到2020年，伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在軌衛(wèi)星將達(dá)到30顆，屆時將向全球提供定位精度在1~2m的免費(fèi)服務(wù)和1米以內(nèi)的付費(fèi)服務(wù)。2019年7月14日，受與地面基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的技術(shù)問題影響，伽利略系統(tǒng)的初始導(dǎo)航和計時服務(wù)暫時中斷。歐洲“伽利略”系統(tǒng)歐盟于1999年首次公布伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計劃，其目的是擺脫歐洲對美國全球定位系統(tǒng)的依賴，打破其壟斷?！百だ浴毕到y(tǒng)和中國之間的關(guān)系（2003年-2004年）中歐優(yōu)勢互補(bǔ)，反對單極世界。2003年歐洲人主動“邀請”中方加入伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，中方欣然接受。歐洲“伽利略”系統(tǒng)“伽利略”系統(tǒng)和中國之間的關(guān)系（2005年-2007年）歐洲政治轉(zhuǎn)向，聯(lián)美排擠中國進(jìn)入2005年，歐洲政治開始轉(zhuǎn)向，親美政治人物紛紛上臺，歐洲航天局與美國“修好”。歐盟開始排擠中國。投入巨額資金，卻得不到與之相稱的對待，中國不但進(jìn)不到“伽利略”計劃的決策機(jī)構(gòu)，甚至在技術(shù)合作開發(fā)上也被歐洲航天局故意設(shè)置的障礙所阻擋，中方十分不滿。在此背景下，中國開始把注意力轉(zhuǎn)移到“北斗系統(tǒng)”上。歐洲“伽利略”系統(tǒng)“伽利略”系統(tǒng)和中國之間的