北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與gps導航系統(tǒng)的性能比較

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與gps導航系統(tǒng)的性能比較

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1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GPS導航系統(tǒng)的性能比較孫憲兵鄭衛(wèi)鋒孫奉劼大連市65015部隊[摘要]本文介紹了中國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)﹝BeiDou(COMPASS)NavigationSatelliteSystem﹞與美國全球定位系統(tǒng)(GPSGlobalPositioningSystem)的一些性能差別。[關鍵詞]北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng);全球定位系統(tǒng)1引言衛(wèi)星導航系統(tǒng)是重要的空間基礎設施,為人類帶來了巨大的社會和經(jīng)濟效益,對民生和國防產(chǎn)生深遠的影響。發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經(jīng)成為各國爭雄的焦點。中國發(fā)展北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)﹝BeiDou(COMPASS)NavigationSatelliteS

2、ystem﹞既滿足了本國經(jīng)濟、軍事領域的需求,也為國際用戶提供了更多的選擇,在一定程度上起到了預防美國全球定位系統(tǒng)GPS﹝GlobalPositioningSystem﹞壟斷衛(wèi)星導航市場的作用。2北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)概述北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),系統(tǒng)建設目標是建成獨立自主、開放兼容、技術先進、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),促進衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈形成,形成完善的國家衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系,推動衛(wèi)星導航在國民經(jīng)濟社會各行業(yè)的廣泛應用。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成,空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星,地面端包

3、括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站,用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲GALILEO等其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端組成。3GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)概述全球定位系統(tǒng)GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),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(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。系統(tǒng)由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設備三部分組成,GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成,地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(MonitorStation)、主控制站(MasterMon

4、itorStation)、地面天線(GroundAntenna)所組成,用戶設備部分即GPS信號接收機。4系統(tǒng)的性能比較4.1覆蓋范圍北斗導航系統(tǒng)是覆蓋中國本土的區(qū)域導航系統(tǒng),覆蓋范圍東經(jīng)約70°-140°,北緯5°-55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統(tǒng),能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛(wèi)星(實際上最多能觀測到11顆)。4.2衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性北斗導航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛(wèi)星,衛(wèi)星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛(wèi)星,軌道赤道傾角55°,軌道面赤道角距60°。GPS導航衛(wèi)星軌道為準同步軌道,繞地球一周11小時5

5、8分。4.3定位原理北斗導航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導航,地面中心控制系統(tǒng)解算,提供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航,由用戶設備獨立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。北斗導航系統(tǒng)的這種工作原理帶來兩個方面的問題,一是用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上相當不利,另一方面由于設備必須包含發(fā)射機,因此在體積、重量上、價格和功耗方面處于不利的地位。4.4定位精度北斗導航系統(tǒng)目前三維定位精度約25m,授時精度約100ns,在我國境內部分主要地區(qū)可達到10m。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m,C/A碼目前己由25-100m提高到12m,授時精度目前約20

6、ns。4.5用戶容量北斗導航系統(tǒng)由于是主動雙向測距的詢問--應答系統(tǒng),用戶設備與地球同步衛(wèi)星之間不僅要接收地面中心控制系統(tǒng)的詢問信號,還要求用戶設備向同步衛(wèi)星發(fā)射應答信號,系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率,因此用戶設備容量是有限的。GPS是單向測距系統(tǒng),用戶設備只要接收導航衛(wèi)星發(fā)出的導航電文即可進行測距定位,因此GPS的用戶設備容量是無限的。4.6主要區(qū)別北斗導航系統(tǒng)和GPS的主要區(qū)別在于兩個方面,一方面是技術體制的區(qū)別,GPS是一個接收型的定位系統(tǒng),只轉播信號,用戶接收就可以做定位了,不受容量的限制。"北斗一號"是雙向的,既有定位又有

7、通信的系統(tǒng),GPS是美國軍方控制的軍民共用的系統(tǒng),對世界開放。另一方面就是它的用途和特點是不一樣的,GPS解決了一個在哪里的定位問題,北斗不僅僅解決了在哪里,還解決你在這里他在哪里的問題,北斗的用戶終端實際上是具有收發(fā)功能的,北斗是一個具有定位和通信雙重功能的設備,用戶群上不一樣接收的場合也不一樣。北斗導航系統(tǒng)的潛力所在,主要在定位通信綜合領域上,對這種綜合功能有需求的領域都會得到充分的應用,現(xiàn)在僅有定位需要的客戶,對北斗的需要不迫切。但是對于既需要位置又需要把位置傳遞出去的用戶,北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是非常有用的。

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