产生背景/卫星导航系统[卫星通信设备]
卫星导航系统全球定位系统(GPS）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、&全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
系统结构/卫星导航系统[卫星通信设备]
卫星导航系统经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。
地面控制部分
由主控站（负责管理、协调整个地面控制系统的&工作）、地面天线（在主控站的控制下，向卫星注入寻电文）、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；
GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。GPS卫星星座原计划是将24颗卫星均匀分布在6个不同的轨道平面上，而发展到今天，在轨道上运行的卫星数量已经达到27颗。每个平面与赤道平面的倾角大约55度。在地球上任何地点任何时刻都能观测到5－8颗卫星。每颗卫星都利用两个L载频传送信号，即L1（1&575.42&MHz）和L2（1&227.26&MHz）。每颗卫星都在完全相同的频率上传送信号，但每颗卫星的信号在到达用户之前都经过了多普勒颇移。L1承载精密（P）码和粗/捕获（C/A）码，L2仅承载P码。导航的数据报文叠加在这些码上，两个载频上承载着相同的导航数据报文。P码通常是加密的，只有C/A码可供民用。
用户装置部分
主要由GPS接收机和卫星天线组成，，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型，根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
技术原理/卫星导航系统[卫星通信设备]
24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
系统特点/卫星导航系统[卫星通信设备]
（1）全天候；
（2）全球；
（3）三维定速定时高精度；
（4）快速省时高效率；
（5）应用广泛多功能。
定位服务/卫星导航系统[卫星通信设备]
联邦无线电导航计划中规定的GPS定位服务包括定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）。
⑴PPS&授权的精密定位系统用户需要密码设备和特殊的接收机，包括美国军队、某些政府机构以及批准的民用用户。
⑵SPS&对于普通民用用户，美国政府对于定位精度实施控制，仅提供SPS服务。SPS服务可供全世界用户免费、无限制地使用。
主要用途/卫星导航系统[卫星通信设备]
（1）陆地应用，主要包括、、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、&市政规划控制等；
（2）海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；
（3）航空航天应用，包括飞机导航、航空遥&感姿态控制、、、航空救援和载人航天器防护探测等。
四大系统/卫星导航系统[卫星通信设备]
卫星导航系统四大全球卫星定位系统
美国全球定位系统
GPS由24颗卫星组成，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两用，目前正在试验第二代卫星系统。&
俄罗斯格洛纳。由24颗卫星组成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球。
欧洲伽利略。由30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。已经于2008年开通定位服务。
中国北斗系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射十六颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
发展前景/卫星导航系统[卫星通信设备]
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。
中国这个要逐步扩展为全球卫星导航系统的北斗导航系统(COMPASS），将主要用于国家经济建设，为中国的交通运输、气象、石油、海洋、、、通信、公安以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务。建设中的中国北斗导航系统(COMPASS）空间段计划由五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。北斗卫星将逐步扩展为全球卫星导航系。中国将陆续发射系列北斗导航卫星，逐步扩展为全球卫星导航系统。
应用领域/卫星导航系统[卫星通信设备]
卫星导航系统精细农业、科学研究（、、地球科学）、环境监测、突发事件和灾害评估、安全保障、天体与建筑工程和自然资源分析的定位。卫星导航系统为人类带来了巨大的社会和经济效益，迄今，比较完善的卫星导航系统已经有美国GPS和俄罗斯GLONASS系统，计划推出自己的卫星导航系统Galileo。
卫星导航的应用是建立导航卫星系统的根本出发点，也是其最终的归宿。通常卫星导航的应用市场可以分为三大方面，是专业市场、批量市场和安防市场。全球卫星导航系统，从应用的角度可分成以下10类加以简述，这就是：航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理，和汽车导航与信息服务。
1.&航空&欧洲的Galileo便是新建的全球导航星座，它与GPS配合起来，可以大大提高导航卫星的可用性，使单一的GPS市区可用性从55%提高到GPS/Galileo共用时的95%。GPS技术建立广域增强系统(WAAS）逐步代替原先的微波着陆/仪表着陆系统，美国的WAAS系统计划在2003年下半年运营，地面改正数据可以通过静地卫星转发给飞机。
2.&航海&卫星导航接收机广泛地用于海上行驶的各类船只，DGPS则广泛地用于沿岸与进港，以及内河行驶的船只，精度可达到2-3m。在卫星导航接收机与无线通信手段集成后，该系统便成为一个位置报告系统和紧急救援系统。许多渔船将GPS与雷达和鱼探器结合在一起，产生明显的经济效益。
3.&通信与导航的融合&卫星导航接收机与无线电通信机的结合是自然发生的，这种融合产生的意义是非常深远的。实际上，这是移动计算机（PDA）、蜂窝电话和GPS接收机的系统集成和完美整合。
4.&人员跟踪&个人跟踪的应用需求与E911这类导航手机或称定位手机思路相似，但其产品类型和主要功能定位则与它们大相径庭。首先要求其体积和功耗要小，便于隐藏或佩带，如手表之类。其应用功能可以由中心加以激活或启动，以利于获取佩带者所在位置。
5.&消费娱乐&徒步旅行者、猎人、越野滑雪者，野外工作人员和户外活动者213年常应用袋式GPS定位器，配上电子地图，可以在草原、大漠、乡间、山野或无人区内找到自己的目的地。
6.&测绘&GPS测绘还可用于绘图、地藉测量、、监测、GIS领域、大桥监测、、滑坡监测、大型建筑物监测等。这种测量技术的实时动态化（RTK）可以用于海洋河道公路测量，以及矿山、大型工程建设工地等作为自动化管理和机械控制。
7.&授时&GPS设备还用于作为时间同步装置，特别是作为交易处理定时（如在ATM机中）和通信网络中应用。
8.&车辆监控管理
9.&汽车导航与信息服务
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北斗导航 会是GPS导航的有力挑战者吗
9:27:00来源：源于互联网 责任编辑：刘锐
　　最近媒体报导了“北斗高精度手机”面市的消息，让北斗卫星导航系统又一次走入了公众视野。与之前北斗亮相时多强调军事、安全、工业用途不同，此次搭载北斗导航功能的手机是面向消费和商用市场。“北斗手机”打出了“1米精度”的宣传，对比常用的GPS系统10-20米的精度显然是大幅胜出。根据相关企业的计划，北斗导航系统预计从明年开始会在国内大范围推广使用，直接与美国的GPS定位系统竞争。那么，这一国家自行开发部署的卫星导航系统能有足够的实力与GPS抗衡，甚至取而代之吗?它又能给普通用户带来什么好处呢?　
　　北斗系统是全球四大卫星导航系统(其他三家分别为美国GPS、欧洲伽利略和俄罗斯格洛纳斯)之一，由中国自主研发，预计2020年完成全球部署。2012年北斗开始向亚太大部分地区提供免费卫星导航服务。从原理、技术水平和性能来说北斗与GPS基本一致，理论上说使用哪套系统的体验都是接近的。政府部门、军队、重要企业等使用北斗则可以避免GPS可能的干扰，对于国防安全来说这意义重大。 　　但是对于普通消费者和商业用户，北斗导航系统还是个陌生的品牌。虽然顶着国产自主研发的荣誉，还宣传拥有比GPS更高的性能，但其具体效果如何还缺乏市场的检验。 　　卫星导航系统最重要的指标就是覆盖率和定位精度。由于目前北斗卫星星座已经覆盖亚太多数地区，在国内北斗的覆盖率和GPS是不会有什么差别的。双方比拼的主要指标就是定位精度了。目前GPS系统普遍可以做到10米-20米的精度，对于大多数的民用场景来说已经够用了。当然，如果定位精度能普遍提高到1米级别，卫星导航技术的应用场景也会增加许多。只是北斗真能像其宣传的那样提供1米级别的定位服务吗? 　　从北斗的相关资料我们会发现，正常状态下其定位精度为10米-20米级别，与GPS相当，不存在特别的优势。而“1米精度”实现的前提条件是“地面增强系统”的辅助。那么什么是地面增强系统呢?卫星定位的基本技术原理是设备接收地球轨道上运行的多颗卫星发出的授时信号，通过信号传输的耗时计算设备与不同卫星之间的距离。由于卫星在同步轨道相对地面的位置已知，设备通过三角定位法即可计算出自己所处的地面方位。这一过程中由于轨道误差、时钟误差、大气影响等因素，定位精度不可能无限提升。为了进一步增强定位精度可以在地面建设基准站。基准站知道自己的精确方位，将这个方位与接收到的卫星定位坐标比对就可以得到定位的偏差值。之后在基准站附近的用户接收到站台发出的修正信号就可以减少从卫星定位得来的误差，提高定位精度。以GPS系统为例，经过地面站修正后的定位精度可以提升至1米至数米级别。北斗导航宣称的1米精度即是在地面站辅助系统帮助下实现的精度。 　　显然这里人们会注意到一个问题，那就是地面辅助系统是不是随处都有呢?当然不是，按照北斗系统的推广计划，国内要到2020年才会普遍建成北斗的地面增强站点网络。在那之前地面站将从大中城市逐渐铺开，上海将是最早覆盖地面站的地区。如果没有地面站支持，北斗的使用精度相比GPS就并没有优势。如果用户以为北斗能提供更高的精度又处于没有地面站支持的区域，那么出现较大定位误差时用户自然会指责北斗性能与宣传不符。这种情况如果出现较多，北斗系统在民用市场的信誉就会大受影响。 　　除了定位信号网络性能外，另一个影响北斗导航系统民用普及之路的重要因素就是导航芯片的水平与普及速度。目前手机芯片大厂高通已经推出了内置北斗定位功能的手机芯片，并被国内外几个厂商的多个手机型号使用。国内也有芯片研发企业推出了北斗定位的独立芯片模块。对于智能手机来说，独立的芯片模块显然不如整合入主芯片的功能好用，芯片面积、功耗和成本等方面都是后者占优。高通带头集成北斗导航功能后，华为海思、联发科等企业将陆续跟进，加上政策鼓励，国内销售的手机将很快普及这一功能。因此预计未来终端芯片支持方面北斗系统并不需要过多担心。决定其市场前景的还是地面辅助网络的建设速度。如果地面网络推广太慢，用户体验不到北斗相比GPS的优势，那么多数用户可能还是会更倾向于成熟的GPS系统。即便手机芯片同时支持两种系统的定位功能，但各种导航应用也可能优先选择用GPS来定位。这样，北斗的市场占有率就很难提升了。 　　若地面辅助网络可以快速推进普及，北斗在国内的应用前景就非常广阔了。在地面站的支持下北斗可以实现GPS难以做到的室内高精度定位，而室内定位正是导航应用领域未来的一个重要的潜在市场。现有的室内定位技术多以楼宇内部署的wifi热点作为定位参考点，覆盖率很难大幅提升且精度有限。如果北斗可以普及高精度室内定位，则未来的使用率会迅速超越GPS成为国内主流。届时，消费者逛大型商业区也不怕迷路了，仅凭手机就可以轻松确定自己在商场中的准确方位。在室外应用场合，1米级别的高精度定位能力也会让北斗相比GPS更受欢迎。未来辅以地图和虚拟实景技术，用户使用导航功能的体验相比现在会是一个飞跃。 　　综合来说，北斗导航系统虽然看上去很棒，但其成功与否的关键还在于实打实的地面设施建设。考虑到目前地面网络的覆盖率太低，北斗现在宣称的能达到超高精度、室内定位等优势更多停留在纸面。国内有不少厂商意图凭借这一概念融资圈钱，他们制造声势也是必然的。但是对于消费者而言，未来几年内GPS系统仍将是更好的选择。等到北斗普遍实现其宣传的性能指标时用户自然会从GPS转移到这里。在那之前就算政府大力推广，恐怕市场也不会买账。归根结底用户要的是实际效果，看的是产品的诚意，而不是华而不实的宣传与噱头。
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