熱烈歡迎大家來到GNSS原理及其應(yīng)用測繪工程專業(yè)課程主要內(nèi)容第一章緒論（2）第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)第三章衛(wèi)星運動基本知識及其坐標計算第四章GNSS定位的基本原理第五章GNSS測量的誤差來源第六章GNSS測量的實施第七章GNSS數(shù)據(jù)處理簡介思考題第一章緒論√1、GPS的含義？與經(jīng)典大地測量相比，GNSS有何特點？√2、GPS衛(wèi)星的作用是什么？什么叫“定位星座”？什么叫“衛(wèi)星星歷”？√3、地面監(jiān)控系統(tǒng)由哪些部分組成？各部分的主要功能是什么？√4、什么是GPS信號接收機？其作用是什么？它由哪幾部分組成？有哪幾種分類方式？√5、何為GNSS系統(tǒng)？有何優(yōu)勢？√6、接收機天線的作用是什么？對其有何要求？有哪幾種類型？√7、舉例說明北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在“一帶一路”中的作用。8、我國北斗系統(tǒng)的星座是如何分布的？當前衛(wèi)星發(fā)射情況如何？9、北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)狀如何？10、了解中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會的重點工作項目及分支機構(gòu)。√11、舉例說明北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在北京冬奧會中的作用。第一章緒論主要內(nèi)容1.1GPS定位技術(shù)的興起及其特點1.2GPS系統(tǒng)的組成1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)1.4其他導航定位系統(tǒng)1.5GNSS技術(shù)的應(yīng)用第一章緒論

雖然美國GPS系統(tǒng)已經(jīng)在全世界廣泛應(yīng)用，但該系統(tǒng)絕非完美無缺。例如，其規(guī)模太大、造價太高，其他國家很難效仿，俄羅斯就是典型的例子；GPS只能導航，無法通信，因而不能滿足日益增長的用戶需求；作為一個國家來講，如果完全依賴GPS，則容易受美國控制。那么，有沒有解決這些問題的新方法呢？中國的“北斗”開辟了一條新途徑。BeiDouNavigationSatelliteSystem1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)1.3.1北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)發(fā)展歷程按照“質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益”的總要求，堅持“自主、開放、兼容、漸進”的發(fā)展原則，遵循“先區(qū)域、后全球”的總體思路，“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)正在按照“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略穩(wěn)步推進。具體發(fā)展步驟如下：第一步，北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)。（2003年）第二步，北斗衛(wèi)星導航區(qū)域系統(tǒng)。（2012年）第三步，2020年左右全面建成北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，形成全球服務(wù)能力。BDS系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)第一步，北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)。（2003年）

1994年，中國啟動北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)建設(shè)；2000年相繼發(fā)射2顆“北斗”導航試驗衛(wèi)星，初步建成北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)，成為世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家；2003年發(fā)射第3顆“北斗”導航試驗衛(wèi)星，進一步增強了“北斗”衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)性能。

“北斗一號”1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)主要功能和性能指標如下。①主要功能：定位、單雙向授時、短報文通信；②服務(wù)區(qū)域：中國及周邊地區(qū)；③定位精度：優(yōu)于20m；④授時精度：單向100ns，雙向20ns；

北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)空間星座部分包括3顆地球靜止軌道衛(wèi)星，分別定點于東經(jīng)80°、110.5°和140°赤道上空。⑤短報文通信：120個漢字/次。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡單價廉、能實現(xiàn)一定區(qū)域的導航定位、通訊等多用途，可滿足當時我國陸、海、空運輸導航定位的需求。缺點是不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能二維主動式定位，且需提供用戶高程數(shù)據(jù)，不能滿足高動態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數(shù)量受一定限制。但最重要的是，“北斗一號”導航系統(tǒng)是我國獨立自主建立的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它的研制成功標志著我國打破了美、俄在此領(lǐng)域的壟斷地位，解決了中國自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的有無問題。

1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)第二步，北斗衛(wèi)星導航區(qū)域系統(tǒng)（2012年）

2004年中國啟動北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程建設(shè)，2012年底完成5顆GEO衛(wèi)星、5顆IGSO衛(wèi)星和4顆MEO衛(wèi)星,具備區(qū)域服務(wù)能力。“北斗二號”1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導航區(qū)域系統(tǒng)的主要功能和性能指標如下:①主要功能：定位、測速、單雙向授時、短報文通信；②服務(wù)區(qū)域：中國及周邊地區(qū)；③定位精度：平面10m，高程10m；④測速精度：優(yōu)于0.2m/s；⑤授時精度：單向50ns；⑥短報文通信：120個漢字/次。“北斗二號”1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗系統(tǒng)公開服務(wù)區(qū)指滿足水平和垂直定位精度優(yōu)于10m（置信度95%）的服務(wù)范圍。北斗系統(tǒng)已實現(xiàn)區(qū)域服務(wù)能力，現(xiàn)階段可以連續(xù)提供公開服務(wù)的區(qū)域如右圖所示，包括55°S～55°N，70°E～150°E的大部分區(qū)域。

1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)第三步，2020年左右全面建成北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，形成全球服務(wù)能力。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)2020年6月23日9時43分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導航衛(wèi)星，暨北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星，至此北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署比原計劃提前半年全面完成。中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心：/system/constellation1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心：/system/constellation1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心：/system/constellation1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)

北斗三號已成功發(fā)射了37顆衛(wèi)星，包括27顆MEO衛(wèi)星(中圓軌道衛(wèi)星，因小巧靈活被親切地稱為“萌星”)、4顆GEO衛(wèi)星(地球靜止軌道衛(wèi)星，也被稱為“吉星”)和6顆IGSO衛(wèi)星(傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，也被稱為“愛星”)。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)習近平出席北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成暨開通儀式并宣布正式開通北斗閃耀，澤沐八方。北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成暨開通儀式2020年7月31日上午在北京舉行。

中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式，宣布北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通并參觀北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展成果展覽展示，代表黨中央向參與系統(tǒng)研制建設(shè)的全體人員表示衷心的感謝、致以誠摯的問候。中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強，中共中央政治局常委、國務(wù)院副總理韓正出席儀式。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)2020年8月3日上午，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成開通新聞發(fā)布會在國務(wù)院新聞辦公室召開。中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其，北斗系統(tǒng)工程副總設(shè)計師、北斗三號工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師謝軍，北斗三號工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師林寶軍，北斗三號工程運控系統(tǒng)總設(shè)計師陳金平出席本次新聞發(fā)布會，介紹北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成開通有關(guān)情況。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗系統(tǒng)衛(wèi)星運行軌跡/1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗系統(tǒng)衛(wèi)星可見性圖1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗系統(tǒng)衛(wèi)星-PDOP1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)地球同步（靜止）軌道(GEO)衛(wèi)星:

GeosynchronousEarth

Orbitsatellite

中圓地球軌道(MEO)衛(wèi)星：MediumEarthOrbitsatellite傾斜地球同步軌道(IGSO)衛(wèi)星:

InclinedGeoSynchronousOrbit設(shè)計：5顆GEO衛(wèi)星和30顆非地球靜止軌道衛(wèi)星（其中，27顆MEO衛(wèi)星和3顆IGSO衛(wèi)星）“北斗三號”1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)

空間星座部分由4顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星和33顆非地球靜止軌道（Non-GEO）衛(wèi)星組成。非地球靜止軌道衛(wèi)星由27顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星和6顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星組成。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)中圓地球軌道衛(wèi)星軌道高度21500km，軌道傾角55o，均勻分布在3個軌道面上；傾斜地球同步軌道衛(wèi)星軌道高度36000km，均勻分布在3個傾斜同步軌道面上，軌道傾角55o，4顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星星下點軌跡重合，交叉點經(jīng)度為東經(jīng)118o，相位差120o。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成后將為全球用戶提供衛(wèi)星定位、導航和授時服務(wù)，并為我國及周邊地區(qū)用戶提供定位精度1m的廣域差分服務(wù)和120個漢字/次的短報文通信服務(wù)。①主要功能：定位、測速、單雙向授時、短報文通信；②服務(wù)區(qū)域：全球；③定位精度：優(yōu)于10m；④測速精度：優(yōu)于0.2m/s；⑤授時精度：20ns。1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)標志圖樣及其釋義2012年12月27日正式公布

北斗圖標采用圓形構(gòu)型，象征“圓滿”，與太極陰陽魚共同蘊含了中國傳統(tǒng)文化，而深藍色太空和淺藍色地球代表了航天事業(yè)。圖標中的北斗七星和司南相互輝映，既彰顯了中國古代科學技術(shù)成就，又象征著衛(wèi)星導航系統(tǒng)星地一體，同時還蘊育著中國自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的名字“北斗”。圖中網(wǎng)絡(luò)化地球和上下的中英文文字則體現(xiàn)了北斗系統(tǒng)開放兼容、服務(wù)全球的愿景。

1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)主要內(nèi)容1.1GPS定位技術(shù)的興起及其特點1.2GPS系統(tǒng)的組成1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)1.4其他導航定位系統(tǒng)1.5GNSS技術(shù)的應(yīng)用第一章緒論1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)

GLONASS是GLobalOrbitingNAvigationSatelliteSystem(GLONASS)(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))1.4其他導航定位系統(tǒng)ThisistheRussiancounterparttoGPS.Itconsistsofaconstellationof24satellitestransmittingonavarietyoffrequenciesintherangesfrom1597-1617MHzand1240-1260MHz(eachsatellitetransmitsontwodifferentL1andL2frequencies).GLONASSprovidesworldwidecoverage,however,itsaccuracyperformanceisoptimisedfornorthernlatitudes,whereitisbetterthanGPS'sSPS.GLONASSpositionsarereferredtoadifferentDatumtothoseofGPS,i.e.PZ90ratherthanWGS84.

GLONASS:GLobalOrbitingNAvigationSatelliteSystem——全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)1、Airandnavaltrafficmanagement,safetyincreasingGeodesyandcartography

2、Groundtransportmonitoring

3、Timescalesynchronisationoftheremotefromeachotherobjects

4、Ecologicalmonitoring,searchandrescueoperationorganisationWhatPurposesGLONASSServesfor?1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)

1968-1969年，國防部、科學院和海軍的一些研究所聯(lián)合起來要為海、陸、空、天武裝力量建立一個單一的解決方案。1970年這個系統(tǒng)的需求文件編制完成。進一步研究之后，在1976年，前蘇聯(lián)頒布法令建立GLONASS。

1960年晚些時候，當時已有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)不能達到導航定位的目的。前蘇聯(lián)軍方確認需要一個衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)(SRNS)用于規(guī)劃中的新一代彈道導彈的精確導引。1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)

GLONASS的起步晚于GPS九年。從前蘇聯(lián)于1982年10月12日發(fā)射第一顆GLONASS衛(wèi)星開始，到1996年，十三年時間內(nèi)經(jīng)歷周折，雖然遭遇了蘇聯(lián)的解體，由俄羅斯接替布署，但始終沒有終止或中斷GLONASS衛(wèi)星的發(fā)射。

1995年初只有16顆GLONASS衛(wèi)星在軌工作，1995年進行了三次成功發(fā)射，將9顆衛(wèi)星送入軌道，完成了24顆工作工作衛(wèi)星加1顆備用衛(wèi)星的布局。經(jīng)過數(shù)據(jù)加載，調(diào)整和檢驗，已于1996年1月18日，整個系統(tǒng)正常運行。1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)

GLONASS衛(wèi)星星座的軌道為三個等間隔橢圓軌道，軌道面間的夾角為120度，軌道傾角64.8度，軌道的偏心率為0.01，每個軌道上等間隔地分布8顆衛(wèi)星。衛(wèi)星離地面高度19100km。繞地運行周期約11h15min44s。1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)

莫斯科時間2011年11月4日16時51分(北京時間20時51分)，俄羅斯航天部門使用一枚“質(zhì)子-M”重型運載火箭，將3顆“GLONASS-M”全球?qū)Ш叫l(wèi)星成功送入太空。俄航天署署長波波夫金說，該系統(tǒng)在軌衛(wèi)星群已有28顆衛(wèi)星，達到了設(shè)計水平。隨著地面設(shè)施的發(fā)展，“GLONASS”系統(tǒng)于2015年完全建成，其定位和導航誤差范圍為1米左右，就精度而言該系統(tǒng)處于全球領(lǐng)先地位。

1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)目前在軌的GLONASS衛(wèi)星共有25顆(2022年2月22日),其中工作衛(wèi)星22顆、2顆衛(wèi)星處于維護狀態(tài)、1顆衛(wèi)星處于測試狀態(tài)。1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)https://www.glonass-iac.ru/chi/sostavOG/1.4.1GLONASS定位系統(tǒng)中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心：/system/constellation1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)Galileowillbeaglobalnavigationsatellitesystemundercivilcontrol.Itwillconsistof21ormoresatellites,dependingonthelevelofinternationalco-operation,theassociatedgroundinfrastructureandregional/localaugmentations.GalileoSatisthecomplementarydevelopmentinitiativeoftheEuropeanSpaceAgency(ESA)forthespaceandtheassociatedgroundcontrolsegments.1.4其他導航定位系統(tǒng)1、GALILEO導航建設(shè)背景◆單獨的民用系統(tǒng)◆提高衛(wèi)星定位的完好性、可用性和精度◆促進歐洲經(jīng)濟發(fā)展◆提高歐洲在航空工業(yè)的國際地位◆對GPS依賴程度分析1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)◆1996年7月23日，歐洲議會和歐盟交通部長會議制定了有關(guān)建設(shè)歐洲聯(lián)運交通網(wǎng)的共同綱領(lǐng)，首次提出了建立歐洲自主定位和導航系統(tǒng)的問題。◆1998年1月29日，歐洲委員會向歐洲議會和歐盟交通部長會議提交了名為《建立一個歐洲聯(lián)運定位和導航網(wǎng)：歐洲全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）發(fā)展戰(zhàn)略》的報告。3月17日，歐盟交通部長會議通過此報告，并委托歐洲委員會研究、擬定歐洲全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展計劃?！?999年12月22日，歐洲議會和歐盟部長級會議批準了《歐盟在科研、技術(shù)發(fā)展和演示領(lǐng)域的第五個框架計劃（1998－2002）》?！百だ杂媱潯绷腥肫渲校擞媱澇蔀椤百だ浴辟Y金的一個來源。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)◆2000年11月22日，歐洲委員會提交了《歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)可行性評估報告》。該報告匯總了伽利略論證階段成果?！?002年3月26日，歐盟交通運輸部長會議以全票通過了立即開始伽利略項目的研制階段的動議，標志著“伽利略計劃”的全面啟動?！鬔U成立，計劃于2003年9月正式掛牌，GROHE先生被任命為主任。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)◆定義階段（1999～2000）：該階段已在2001年宣告結(jié)束。

◆開發(fā)階段（2001～2005）：開發(fā)和在軌驗證階段，目前正在進行，主要工作有：匯總?cè)蝿?wù)需求；開發(fā)2～4個衛(wèi)星和地面部分；系統(tǒng)在軌驗證。

◆部署階段（2006～2007）：進行衛(wèi)星的發(fā)射布網(wǎng)，地面站的架設(shè)，系統(tǒng)的整體聯(lián)調(diào)

?！暨\營階段（2008－）：商業(yè)營運階段，提供增值服務(wù)。2、GALILEO計劃進度安排1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)◆伽利略系統(tǒng)的基本服務(wù)：

導航（Navigating)

定位

(Positionging)

授時

(Timing)◆伽利略系統(tǒng)的特殊服務(wù)：

搜索與救援(SAR功能)◆伽利略系統(tǒng)擴展應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)：

在飛機導航和著陸系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐵路安全運行調(diào)度

海上運輸系統(tǒng)

車隊運輸調(diào)度

精準農(nóng)業(yè)3、GALILEO系統(tǒng)應(yīng)用和服務(wù)SearchAndRescue1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)4、中歐伽利略計劃的合作◆2000年6月，歐盟副主席德?帕拉西率團訪問中國，表達了希望邀請中國參加歐洲正在計劃建設(shè)的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)—伽利略（GALILEO）計劃的意愿。國務(wù)院總理朱镕基接見并表達了我國對合作建設(shè)GALILEO系統(tǒng)的興趣和原則立場?！艨萍疾坑?001年6月21-22日，在京召開了有關(guān)中歐GALILEO計劃專家研討會。2001年10月，歐盟和中國建立了聯(lián)合工作組，具體商談在衛(wèi)星導航領(lǐng)域合作的有關(guān)事宜?！?002年6月朱镕基總理明確表示“我們愿意在權(quán)力和義務(wù)平衡的前提下全面參加伽利略計劃”。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)4、中歐伽利略計劃的合作◆由科技部和歐盟委員會、歐洲空間局共同主辦的“中國—歐洲工業(yè)界參加伽利略計劃研討會”于2002年12月17-18日在北京成功舉行?！糁袊獨W盟科技合作促進辦公室（CECO）與歐洲工業(yè)聯(lián)合會（ERTICO）于2003年3月3日至5日在上海成功舉辦了“中國—歐盟智能交通研討會”。會議的主題為：1、“伽利略”項目合作；2、公共交通管理；3、中歐智能交通培訓合作。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)◆歐洲與中國經(jīng)過近兩年的準備，于2003年5月16日在布魯塞爾舉行中歐伽利略計劃合作第一輪正式談判，科技部秘書長石定環(huán)和歐盟委員會能源交通總司總司長拉莫.赫共同主持了談判。雙方高度評價中歐間在伽利略計劃中合作的重要意義，各自表述了合作的目標、原則，并對有關(guān)合作內(nèi)容、方式等展開了討論?！綦p方在2003年9月在北京舉行第二輪談判，18日草簽了合作協(xié)議?！糁袣W雙方已于2003年10月30簽訂正式合作協(xié)議?！糍だ韵到y(tǒng)計劃投資34億歐元，中方投資2億歐元。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)

◆東南大學伽利略系統(tǒng)歐亞（中國）教育與應(yīng)用開發(fā)中心

2005年6月12日下午，由東南大學舉辦的伽利略定位系統(tǒng)研討會開幕式在逸夫科技館報告廳舉行?！皷|南大學伽利略系統(tǒng)歐亞（中國）教育與應(yīng)用開發(fā)中心”也在開幕式上正式揭牌?？萍疾扛咝滤静軐W軍處長、科技部國家遙感中心景貴飛處長、國土資源部國際合作與科技司高平處長、交通部科技信息處高翔工程師等到會講話。來自香港理工大學、北京航天航空大學等兄弟院校以及科研院所的有關(guān)專家出席了開幕式?？萍疾扛咝滤静軐W軍處長和鄒采榮副校長為東南大學伽利略系統(tǒng)歐亞（中國）教育與應(yīng)用開發(fā)中心揭牌。該中心是我國高校中成立的第一個伽利略系統(tǒng)教育與應(yīng)用開發(fā)中心。

1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)5、GALILEO系統(tǒng)的特點◆全天候、全球無縫覆蓋◆獨立于美國，受歐洲控制的民用衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)◆定位精度高于其它導航星座◆導航定位服務(wù)多樣性◆具有地面與衛(wèi)星通信能力，提供救援和搜索服務(wù)◆系統(tǒng)開放性◆系統(tǒng)管理民間性6、GALILEO系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)

在2010年1月歐盟委員會的一份報告中，重新調(diào)整了伽利略計劃正式運行的時間節(jié)點。根據(jù)新的時間節(jié)點，該計劃從啟動到實現(xiàn)運營的4個發(fā)展階段如下：

■2002～2005年為定義階段，論證計劃的必要性、可行性及具體實施措施；■

2005～2011年為在軌驗證階段，其任務(wù)是成功研制、實施和驗證伽利略空間段及地面段設(shè)施，進行系統(tǒng)在軌驗證；■

2011～2014年為全面部署階段，包括制造和發(fā)射正式運行的衛(wèi)星，建成整個地面基礎(chǔ)設(shè)施；■

2014年之后為開發(fā)利用階段，提供運營服務(wù)，按計劃更新衛(wèi)星并進行系統(tǒng)維護等。7、GALILEO系統(tǒng)的現(xiàn)狀1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)2018年7月29日，阿麗亞娜5型運載火箭搭載著最后四顆伽利略衛(wèi)星在法屬圭亞那的庫魯發(fā)射升空并成功進入預(yù)定軌道，使伽利略空間星座衛(wèi)星數(shù)量達到26顆。1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)1.4.2GALILEO定位系統(tǒng)2021年12月5日，歐洲發(fā)射第27顆和第28顆伽利略衛(wèi)星。這兩顆衛(wèi)星是伽利略系統(tǒng)第三批一代衛(wèi)星中的前兩顆，加入當前在軌的26顆衛(wèi)星后，將進一步增強系統(tǒng)的穩(wěn)健性。第三批一代衛(wèi)星共12顆，將使伽利略在軌衛(wèi)星達到38顆。

歐盟計劃2022年再發(fā)射兩次共4顆衛(wèi)星，屆時將宣布伽利略系統(tǒng)達到完全運行能力。

目前，伽利略系統(tǒng)的全球定位精度已達到米級。1.4.3日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)-QZSS1.4其他導航定位系統(tǒng)2002年，日本決定開發(fā)建立國家項目準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（“指路號”），為導航定位、新一代移動通信等提供技術(shù)手段。QZSS是兼具導航定位、移動通信和廣播功能的衛(wèi)星系統(tǒng)。準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)Quasi-ZenithSatelliteSystem，QZSS）

日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)由3顆衛(wèi)星組成?！皽侍祉敗毙l(wèi)星和美國GPS系統(tǒng)衛(wèi)星并用,可強化GPS系統(tǒng)所提供的信號,提高定位精度。即使美國的GPS系統(tǒng)信號發(fā)生中斷,日本依然能夠具備獨立的衛(wèi)星導航與定位能力。研制背景：1）GPS在全球越來越廣泛地應(yīng)，GPS成為全球范圍內(nèi)的一項重要信息源，相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)市場迅速擴大，發(fā)展成了一個重要產(chǎn)業(yè)。2）衛(wèi)星導航定位技術(shù)具有重要的軍民兩用價值，對于一個國家的國防和軍事發(fā)展具有重要意義。1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)

系統(tǒng)構(gòu)成：“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)由3顆衛(wèi)星組成，分別運行在傾角45度、升交點赤經(jīng)140度、與地球自轉(zhuǎn)周期相同的3條軌道上。相對于地球而言，每顆衛(wèi)星每天都是沿著相同的軌跡運行。通過調(diào)整平均近點角，可以使3顆衛(wèi)星以大約8小時的間隔在同一軌跡上等間隔運行。衛(wèi)星軌道的長半徑與地球靜止軌道相差不多，約為42164千米。衛(wèi)星每個恒星日(約23小時56分鐘)繞地球一圈。從日本本土來看始終有1顆衛(wèi)星停留在靠近天空頂點的地方，所以日本稱之為“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)。1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星軌道1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星足下點軌跡

當一顆衛(wèi)星離開日本本土的天頂時，另一顆衛(wèi)星則移動到天頂位置。衛(wèi)星星下點軌跡是一條南北細長的8字形軌跡。1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)

主要意義：“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)和美國GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星并用，可大大強化GPS系統(tǒng)提供的信號，定位精度可提高到十幾厘米。這將大大提高定位服務(wù)的可靠性和可用性，尤其是在日本境內(nèi)的鬧市區(qū)和山區(qū)。此外，即使美國的GPS系統(tǒng)信號發(fā)生中斷，日本依然能夠具備獨立的衛(wèi)星導航與定位能力。另一方面，該系統(tǒng)可為日本和澳大利亞等地區(qū)提供高速移動通信服務(wù)。1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)2018年11月1日，QZSS正式啟用。QZSS系統(tǒng)目前已經(jīng)發(fā)射了4顆。這4顆衛(wèi)星一直停留在日本的上空，使得GPS信號不僅能夠覆蓋到地形復雜的山區(qū)，同時也能輻射到高樓大廈林立的狹窄空間，使得GPS信號實現(xiàn)24小時垂直全覆蓋。QZSS系統(tǒng)既是美國主導的GPS系統(tǒng)的補充，又是日本獨自的準天頂軌道GPS系統(tǒng)，使用專門的信號接收器，定位誤差從目前的10米，大幅縮小到幾厘米，成為世界最高水準的定位系統(tǒng)。1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)1.4.2日本“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)日本政府已決定為“準天頂”系統(tǒng)再增設(shè)3顆衛(wèi)星，要在2023年建成由7顆衛(wèi)星構(gòu)成的系統(tǒng)，以確保能不依賴于美GPS系統(tǒng)獨立運行。1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

“印度將在未來6年間陸續(xù)發(fā)射7顆導航定位衛(wèi)星，在外層空間打造印度版的GPS。”印度空間研究組織主席瑪達萬·奈爾2007年9月27日在國際空間大會作出的這一宣示，預(yù)示著國際導航與定位服務(wù)市場將出現(xiàn)第五位雄心勃勃的服務(wù)提供商。按照印度政府2006年5月批準的“印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”（IRNSS）計劃。

1.4其他導航定位系統(tǒng)印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)：IndianRegionalNavigationSatelliteSystem——IRNSS

印度在導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域，實行的是多管齊下的策略。其一，通過GAGAN(“GPS輔助型靜地軌道增強導航”項目的英文首字母縮寫，同時也是印地語“天空”的意思）計劃，通過提供參考信號來提高印度使用美國GPS服務(wù)的精度。其二，與俄羅斯簽署《關(guān)于和平利用俄全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的長期合作協(xié)議》，在聯(lián)合發(fā)射18顆導航衛(wèi)星發(fā)展“格洛納斯”（GLONASS）系統(tǒng)過程中，印度將承擔其中6顆的發(fā)射任務(wù)，并按協(xié)議建造這6顆衛(wèi)星中的3顆。其三，計劃參與歐洲“伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)項目，共同研發(fā)地面系統(tǒng)以便在航空方面加以利用。1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

IRNSS系統(tǒng)將由7顆衛(wèi)星組網(wǎng)，其中3顆將部署在對地靜止軌道上，另外4顆將部署在傾角為29°的地球同步軌道上，預(yù)計2012年投入使用。該系統(tǒng)能夠為印度全境及其周邊2000公里范圍的區(qū)域提供導航定位服務(wù)，定位精度在20米以下。除了提供導航定位服務(wù)外，IRNSS還將提供對地監(jiān)測、遠程通信、信息傳輸、災(zāi)情評估和公共安全等服務(wù)。

1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

法國《國際航天》雜志曾撰文指出，雖然印度的IRNSS采用了GPS技術(shù)，但它并不是真正意義上的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。在IRNSS計劃中，印度面臨很多技術(shù)難題，衛(wèi)星、原子時標準、地面站和主控制中心的建設(shè)、按DO—178B標準編制的導航軟件、用戶接收器、時間轉(zhuǎn)換技術(shù)等都有待完成技術(shù)攻關(guān)。在關(guān)鍵的微型精確定位載荷研制上，印度依然需要仰賴與美俄歐的國際合作。如果印度在這一衛(wèi)星導航核心技術(shù)上無法自主突破，IRNSS將是一座不設(shè)防的城市，其在軍事領(lǐng)域中的戰(zhàn)略意義將蕩然無存。

1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

2014年7月該系統(tǒng)首顆衛(wèi)星IRNSS-1A發(fā)射成功，2016年4月28日在薩迪什·達萬航天中心發(fā)射IRNSS-1G導航衛(wèi)星，這是印度自主研制的IRNSS區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)的第7顆，也是最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星。IGSO衛(wèi)星星下點軌跡及GEO衛(wèi)星覆蓋區(qū)域1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

據(jù)俄羅斯衛(wèi)星網(wǎng)報道，印度空間研究組織發(fā)布消息，2018年4月12日，印度導航衛(wèi)星IRNSS-1I于印度安德拉省斯利哈里柯塔島成功發(fā)射升空。IRNSS-1I是印度衛(wèi)星定位系統(tǒng)“NavIC”的最新衛(wèi)星，該系統(tǒng)也被稱為印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS）。該系統(tǒng)用于為印度以及其周邊1500公里范圍內(nèi)的用戶提供導航服務(wù)。1.4.4印度IRNSS系統(tǒng)

1.4.5GNSS系統(tǒng)

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem—GNSS）是泛指所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強的系統(tǒng)。全球的：GPS系統(tǒng)、GLONASS系統(tǒng)、BDS系統(tǒng)、GALILEO系統(tǒng)。區(qū)域的：日本的QZSS系統(tǒng)、印度的IRNSS系統(tǒng)1.4其他導航定位系統(tǒng)◆美國的廣域增強系統(tǒng)（WAAS）◆俄羅斯的差分校正和監(jiān)測系統(tǒng)（SDCM）◆歐洲的歐洲地球靜止導航重疊服務(wù)（EGNOS）◆日本的多功能衛(wèi)星星基增強系統(tǒng)（MSAS）◆印度的GPS輔助靜地軌道增強導航系統(tǒng)（GAGAN）◆加拿大的廣域增強系統(tǒng)(CWAAS)◆尼日尼亞的NIG-GOMSAT-1系統(tǒng)增強系統(tǒng)：還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。1.4.5GNSS系統(tǒng)

GNSS增強型系統(tǒng)分為星基增強系統(tǒng)（SatelliteBasedAugmentationSystem——SBAS）和地基增強系統(tǒng)（Ground

BasedAugmentationSystem——GBAS）SBAS系統(tǒng)：美國的WAAS、俄羅斯的SDCM、歐洲的EGNOS、日本的MSAS以及印度的GAGAN等。GBAS系統(tǒng)：美國國家差分GPS系統(tǒng)（NDGPS）、美國連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（CORS）、英國OSNet系統(tǒng)、德國SAPOS系統(tǒng)、加拿大CACS系統(tǒng)、澳大利亞CORSnet-NSW系統(tǒng)、日本COSMOS系統(tǒng)、中國國家北斗地基增強系統(tǒng)和國家連續(xù)運行基準站CORS網(wǎng)等。1.4.5GNSS系統(tǒng)

國際GNSS系統(tǒng)是個多系統(tǒng)、多層面、多模式的復雜組合系統(tǒng)，不久的將來，全球?qū)Ш叫l(wèi)星將超過一百顆，定位精度、定位速度和可靠性都將大幅提高。

GPS、GLONASS、BDS、GALILEO四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)的參數(shù)及主要性能比較如下表：1.4.5GNSS系統(tǒng)

1.4.5GNSS系統(tǒng)

能同時接收GPS、BDS、GLONASS、GALILEO等衛(wèi)星信號的接收機,簡稱為GNSS衛(wèi)星定位接收機。使用GNSS接收機具有以下優(yōu)越性:

(1)增加接收衛(wèi)星數(shù)。使用GPS接收機時,接收到的衛(wèi)星數(shù)一般為5～11顆；而使用GNSS接收機時,目前一般可接收到衛(wèi)星數(shù)可達20～30顆。這樣,非常有利于在山區(qū)或城市有障礙物遮擋的地區(qū)作業(yè)。1.4.5GNSS系統(tǒng)

1.4.5GNSS系統(tǒng)

(2)提高效率。因GNSS接收機可觀測到的衛(wèi)星數(shù)增加,所以求解整周模糊度的時間縮短,從而可減少野外觀測時間,提高生產(chǎn)效率。

(3)提高定位的可靠性和精度。因觀測到的衛(wèi)星數(shù)增加,用于定位計算的衛(wèi)星數(shù)增加,衛(wèi)星幾何分布(DOP值)也更好,所以可提高定位的可靠性和精度。1.4.5GNSS系統(tǒng)

未來的全球系統(tǒng),具有四大特點：一層次增強，在全球系統(tǒng)之外，有區(qū)域系統(tǒng)和局域系統(tǒng)對其進行增強；二系統(tǒng)兼容，通過GNSS兼容與互用的合作，實現(xiàn)L1和L5的民用信號的互用共享；

多模化應(yīng)用，除了導航外，還用于定位、授時、測向，充分發(fā)揮其功能與能力；

多手段集成，除了衛(wèi)星導航及其增強外，還利用非衛(wèi)星導航手段，如蜂窩移動通信(UMTS)網(wǎng)絡(luò)、WiFi

網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)、慣性導航、偽衛(wèi)星、無線電信標等。1.4.5GNSS系統(tǒng)

主要內(nèi)容1.1GPS定位技術(shù)的興起及其特點1.2GPS系統(tǒng)的組成1.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)1.4其他導航定位系統(tǒng)1.5GNSS技術(shù)的應(yīng)用第一章緒論1.5GNSS技術(shù)的應(yīng)用

◆在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用●在大地測量中的應(yīng)用——“只受到人們想象力的限制”

國家A級和B級GPS大地控制網(wǎng)分別于1996年和1997年建成并先后交付使用。第一章緒論

國家A級和B級GPS大地控制網(wǎng)分別于1996年和1997年建成并先后交付使用。A級網(wǎng)由30個點組成，平均邊長為650km，水平方向重復精度優(yōu)于2×10-8，垂直方向不低于7×10-8，絕對精度（相對地心）不低于±0.1m。B級網(wǎng)由800個點組成，平均邊長為150km，水平方向重復精度優(yōu)于4×10-8，垂直方向不低于8×10-8，絕對精度（相對地心）不低于±1m。國家A級和B級GPS大地控制網(wǎng)的建成，標志著我國具有分米級絕對精度的3維大地坐標系統(tǒng)已基本建成，它將為我國空間技術(shù)和空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實時動態(tài)定位等技術(shù)提供一個精確可靠的參照系。

1.5GNSS