全球衛星導航系統

世界上第一個全球衛星導航系統是美國從1973年開始實施的GPS系統，軍民兩用。但長期以來，美國對本國軍方提供的是精確定位信號，對其他用戶提供的則是加了干擾的低精度信號。這意味著地球上任何一個目標的準確位置，只有美國人掌握，其他國家只知道個“大概”。為打破美國的壟斷，俄羅斯耗資30多億美元建起了自己的全球衛星導航系統。2002年，歐盟啟動了伽利略全球衛星導航定位系統計劃。2003年，我國北斗導航試驗系統建成，并在緊鑼密鼓地建設北斗星2號導航系統。

全球定位系統(GPS)

全球定位系統是美國從20世紀7O年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。是繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大的空間計劃。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測、應用通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成部分。衛星導航定位系統涉及政治、經濟、軍事等領域，對維護國家利益具有重大意義。

GPS系統的主體部分由24顆地球同步衛星組成，這些衛星與地面支撐系統組成網絡，向全球廣播自己的位置信息。對于用戶來說，最重要的就是GPS接收機，接收機根據同時收到的4－8顆衛星的位置信息，應用差分定位原理，每隔1－3秒向用戶播報一次其位置(經緯度)、速度、高度和時間信息，以供用戶或用戶的系統使用。

GPS接受設備包括GPS手持機，與手機電話體積相當。其計算機接口包括GPS接收卡或外接設備，由天線、接收單元和電源組成，體積很小，可方便地裝載在汽車等航行器上。

GPS系統具有以下特點：全球、全天候工作，能為用戶提供連續、實時的三維位置、三維速度和精密時間。不受天氣的影響。定位精度高，單機定位精度優于10米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。功能多，應用廣——隨著人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量、導航、測速、測時等方面得到更廣泛的應用，而且其應用領域不斷擴大。

GPS的應用領域很廣。應用于導航——主要是為船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導航。例如，船舶遠洋導航和進港引水，飛機航路引導和進場降落，汽車自主導航，地面車輛跟蹤和城市智能交通管理，緊急救生，個人旅游及野外探險，個人通訊終端(與手機、PDA、電子地圖等集成一體)。應用于授時校頻——電力、郵電、通訊等網絡的時間同步，準確時間的授入，準確頻率的授入。應用于高精度測量——各種等級的大地測量、控制測量，道路和各種線路放樣，水下地形測量，地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監測，GIS應用，工程機械(推土機等)控制，精細農業。

正如人們所說：“GPS的應用，僅受人們的想象力制約。”GPS問世以來，已充分顯示了其在導航、定位領域的霸主地位。許多領域也由于GPS的出現而產生革命性變化。目前，幾乎全世界所有需要導航、定位的用戶，都被GPS的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優質價廉所吸引。

格洛納斯(GLONASS)

俄國的“格洛納斯”全球導航系統的建設計劃目前進展順利。預計到2007年之前，“格洛納斯”系統的導航信號將可覆蓋俄全境，而到2010年之前，將可覆蓋到全球的每一個角落，具備與美國GPS系統相抗衡的實力。

俄羅斯“格洛納斯”系統的功能與美國的GPS系統大致相同，其研究和設計工作始于20世紀70年代中期，是由軍方負責研制和控制的軍民兩用導航定位衛星系統，前蘇聯解體后曾一度處于停頓狀態。直至1998年，俄才再度開始對“格洛納斯”進行更新升級，但目前在軌衛星的數量依舊無法獨立組網。

按照俄“格洛納斯”計劃的要求，地球軌道上運行的導航衛星數量應達到24顆，但目前實際在軌的只有17顆。不過，俄2007年12月還將從拜科努爾航天發射場發射3顆使用壽命為7年的新一代“GLONASS-M”型導航衛星。

隨著新一代“GLONASS-M”型導航衛星陸續投入使用，這套系統對空中、海上、地面和空間目標的定位精度最高將可以達到1米。盡管其定位精度比GPS系統、伽利略系統定位精度略低，但其抗干擾能力卻是最強的。由于衛星發射的載波頻率不同，“格洛納斯”可以有效地防止整個衛星導航系統同時被敵方干擾，因而具有更強的抗干擾能力。

“伽利略”計期(Galileo)

2005年12月，名為“GIOVE-A”的實驗衛星發射升空，標志著“伽利略”計劃正式啟動，同時也意味著歐洲正式走上空間獨立的道路。“伽利略”計劃是一種中、高度圓軌道衛星定位方案。“伽利略”衛星導航定位系統的建立將于2007年底之前完成，2008年投入使用，總共發射30顆衛星，其中27顆衛星為工作衛星，3顆為候補衛星。衛星高度為24126公里，位于3個傾角為56度的軌道平面內。該系統除了30顆中、高度圓軌道衛星外，還有2個地面控制中心。

“伽利略”系統是世界上第一個基于民用的全球衛星導航定位系統，在2008年投入運行后，全球的用戶將使用多制式的接收機，獲得更多的導航定位衛星的信號，將極大地提高導航定位的精度，這是“伽利略”計劃給用戶帶來的直接好處。另外，由于全球將出現多套全球導航定位系統，從市場的發展來看，將會出現GPS系統與“伽利略”系統競爭的局面，競爭會使用戶得到更穩定的信號、更優質的服務。世界上多套全球導航定位系統并存，相互之間的制約和互補將是各國大力發展全球導航定位產業的根本保證。

北斗衛星導航系統

北斗衛星導航定位系統是我國自主建立的全天候、全天時提供衛星導航信息的區域導航系統。北斗1號導航試驗系統由兩顆工作衛星和一顆備份衛星組成。前兩顆是工作衛星，分別于2000年10月31日和12月21日發射升空。第三顆是備份衛星，于2003年5月25日發射升空。它可以在任何時間、任何地點，為用戶確定其所在的地理經緯度和海拔高度。

北斗導航試驗系統可在服務區域內任何時間、任何地點，為用戶確定其所在的地理經緯度信息，并提供雙向短信息通信和精密授時服務。目前，系統已在測繪、電信、水利、公路交通、鐵路運輸、漁業生產、勘探、森林防火和國家安全等諸多領域逐步發揮重要作用。

正在建設的北斗2號衛星導航系統空間段由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度為0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務信息。

據透露，我國已于2007年初發射兩顆北斗導航衛星，2008年左右滿足中國及周邊地區用戶對衛星導航系統的需求，并將進行系統組網和試驗，逐步擴展為全球衛星導航系統。

北斗導航系統是我國具有自主知識產權的衛星定位系統，是我國衛星導航事業擺脫受制于人的重要基礎設施，也是打破GPS獨占我國衛星定位導航應用市場局面的根本手段。

北斗導航系統集定位、短信息通信、精確授時三種功能為一身，與美國GPS、俄羅斯GLONASS最大的不同，在于它不僅能使用戶知道自己的所在位置，還可以告訴別人自己的位置在什么地方，特別適用于需要導航與移動數據通信場所，如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等。

目前，發揮北斗導航系統的技術優勢，并通過開創性工作使北斗導航系統應用又開辟了新的行業。主要有：北斗系統在農田墑情監測的應用、珠峰登頂測量和“神六”發射的測量應用、煤礦安全監控的應用、電力行業授時系統的應用、地質災害監測的應用等。