全球四大導航系統橫向對比分析

梁靜

摘 要：針對現階段全球四大導航系統各自在技術和應用上體現出的優勢，本文進行了簡要的分析，從分析對比中，看到我國自主研制的北斗導航系統的自身優勢，也看到北斗系統自身的一些問題。

關鍵詞：北斗導航系統；GPS；格洛納斯；伽利略

隨著2012年12月27日，北斗系統空間信號接口控制文件正式版正式公布，北斗導航業務正式對亞太地區提供無源定位、導航、授時服務。北斗導航業務的正式發布使用，使我國正式成為擁有自主知識產權的衛星導航定位系統的國家，現階段全球擁有四大導航系統：美國的GPS全球定位系統、中國的北斗衛星導航定位系統、俄羅斯的格洛納斯全球導航衛星系統和歐盟的伽利略定位系統。這四大導航系統技術來自于不同的國家，各有優缺點，現階段市場普遍認為GPS勝在成熟，伽利略勝在精準，俄羅斯的格洛納斯勝在抗干擾能力強，中國的北斗勝在互動性和開放性好！針對于此，本文將簡要分析，使讀者對此四大導航系統有更加深入的認識。從而也進一步對我國的北斗衛星導航系統有更進一步的認識和了解。

1 GPS的成熟

GPS全球定位系統是目前唯一覆蓋全球的衛星地位系統，該系統由美國政府于1970年代開始進行研制并于1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機即可使用該服務，無需另外付費。GPS信號分為民用的標準定位服務和軍規的精確定位服務兩類。由于美國政府對民用信號的限制，在民用訊號中人為地加入選擇性誤差以降低其精確度，使其最終定位精確度大概在100米左右。GPS系統擁有如下多種優點：使用低頻訊號，縱使天候不佳仍能保持相當的訊號穿透性；全球覆蓋率高達98%；三維定速定時高精度；快速、省時、高效率；應用廣泛、多功能；可移動定位；不同于雙星定位系統，使用過程中接收機不需要發出任何信號增加了隱蔽性，提高了其軍事應用效能。

由于GPS全球定位系統技術的成熟性，所以現階段全球導航定位市場，GPS終端占據了其中的主要部分，使用率和普及率極高。

2 伽利略勝的精準

伽利略系統是世界上第1個基于民用的全球衛星導航定位系統，系統投入運行后，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，這將無形中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。

伽利略計劃是歐洲自主、獨立的全球多模式衛星定位導航系統，提供高精度、高可靠性的定位服務，實現完全非軍方控制、管理，可以進行覆蓋全球的導航和定位功能。伽利略系統還能夠和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS系統實現多系統內的相互合作，任何用戶將來都可以用一個多系統接收機采集各個系統的數據或者各系統數據的組合，來實現定位導航的要求。

伽利略系統可以發送實時的高精度定位信息，這是現有的衛星導航系統所沒有的，同時伽利略系統能夠保證在許多特殊情況下提供服務，如果失敗也能在幾秒鐘內通知客戶。與美國的GPS相比，伽利略系統更先進，也更可靠。從數字的對比上看，美國GPS向別國提供的衛星信號，只能發現地面大約10m長的物體，而伽利略的衛星則能發現1m長的目標。

3 格洛納斯的強抗干擾能力

格洛納斯全球定位系統由前蘇聯在1976年組建，現在由俄羅斯政府負責運營，該系統在發展歷程上，經歷各種險阻，已經于2011年1月1日在全球正式運行。

格洛納斯系統由衛星、地面測控站和用戶設備三部分組成，目前的系統由21顆工作星和3顆備份星組成，分布于3個軌道平面上，每個軌道面有8顆衛星，軌道高度1萬9000公里，運行周期11小時15分。

在技術方面，格洛納斯系統與GPS的最大不同之處在于衛星發射頻率不同。GPS的衛星信號采用碼分多址體制，每顆衛星的信號頻率和調制方式相同，不同衛星的信號靠不同的偽碼區分。而格洛納斯系統采用頻分多址體制，衛星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。基于這個原因，GLONASS可以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。

4 北斗系統的互動性與開放性

北斗衛星導航定位系統是我國自主知識產權的導航定位系統，北斗衛星導航系統現階段已開始投入使用，為全球客戶提供服務，服務類型包括開放服務和授權服務兩種方式：開放服務是向全球免費提供定位、測速和授時服務，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒；授權服務是為有高精度、高可靠衛星導航需求的用戶，提供定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。

與其他三大導航系統相比，北斗導航系統具有互動性和開放性的優勢，互動性主要體現在北斗導航系統提供短報文特色服務上，一般來講，其他衛星導航系統只是告訴你什么時間、在什么地方，而北斗衛星導航系統除了讓你自己知道在什么時間、什么地方之外，還可以將你的位置信息發送出去，使你想告知的其他人獲知你的情況。它解決了何人、何事、何地的問題，這就是北斗短信的特色服務，把短信和導航結合，是中國北斗衛星導航系統的獨特發明，也是北斗導航系統的互動性所在。北斗導航系統的開放性主要體現在北斗衛星導航系統的建設、發展和應用將對全世界開放，為全球用戶提供高質量的免費服務，積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，促進各衛星導航系統間的兼容與互操作，推動衛星導航技術與產業的發展。

雖然北斗導航系統在與其他三大導航系統的對比中具有鮮明特點，但是我們也認識到現階段，北斗系統在存在的一些問題：

⑴系統應用不充分，與世界上第三個投入實際應用的衛星導航定位系統的地位不相稱。北斗系統工作容量可達百萬戶，而目前注冊在線的終端用戶卻不足千分之一，衛星資源閑置嚴重。該系統的“快速定位、雙向報文通信和精密授時”功能，特別是雙向報文通信功能未得到充分應用，該導航定位系統在許多民用領域中的用途還未被認知。

⑵用戶終端設備價格偏高，在市場上無法與GPS系統形成競爭。北斗系統目前的有源定位技術體制決定了其用戶終端設備需能收能發，在技術應用上有通信功能，應用優勢明顯，這是北斗系統的優勢所在，也是區別于其它三大導航系統的根本所在。但這種體制也使用戶終端制造成本增加，加上終端設備用戶少，所以目前市場價格偏高，多數用戶難以接受。用戶終端設備價格昂貴的北斗系統在市場上無法與GPS系統形成有效的競爭。

⑶北斗民用市場的自由化和無序競爭，影響了北斗系統應用市場的健康發展。由于國家沒有北斗系統民用開發規劃和應用市場準人機制，市場完全是無序的自由競爭，一些企業單位對北斗系統市場認識和估計過于樂觀，為早日搶到市場，自發投入不少資金開發北斗民用終端。到目前為止，真正獲得成功、設備產品質量較好的廠家只有幾個。有一些企業單位在產品技術質量還不成熟的情況下.就急于推銷自己的產品收回投資，采用低價競爭方式搶占市場，結果是實際運行故障頻發用戶服務又跟不上，動搖了用戶選用或繼續使用北斗系統的信心，增加了對北斗系統應用的懷疑情緒，影響了北斗系統健康發展和推廣應用。

⑷用戶終端設備研制開發滯后，跟不上應用需求。北斗系統用戶終端設備研制開發嚴重滯后于系統建設。究其原因，一是用戶終端設備研制起步較晚，沒有做到與系統建設同步研發；二是用戶終端研制難度大；三是國內器件、部件生產基礎差。

通過以上對北斗系統存在的一些問題的分析，我們認識到，雖然我國的北斗系統在技術

上和系統功能架構上與其他三大導航系統可以相媲美，但是在系統的應用上還是存在很多的問題，對于這些問題的解決不僅可以促進北斗系統的發展，更可以促進北斗系統在全球衛星導航定位系統應用市場中的地位。

5 總結

通過以上對全球四大導航系統的各自特點分析，我們充分認識到我國北斗系統的優點和存在的問題，如何解決好這些問題，如何將北斗系統的建設和北斗系統應用都做好，是我國科技工作者下一步要思考的問題，將北斗系統的優勢真正在應用中發揮出來，才能進一步體現北斗系統的真正價值。

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