The global positioning system of the United States, the GLONASS system of Russia, the Galileo positioning system of the European Union and the Beidou satellite navigation system of China are the four core suppliers of global satellite navigation systems recognized by the United Nations Satellite Navigation Commission.
卫星导航系统是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统,允许小巧的电子接收器确定它的所在位置(经度、维度和高度),并且经由卫星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到10米的范围内。卫星导航系统是重要的空间基础设施,为人类带来巨大的社会和经济效益,对民生和国防产生深远的影响。
1.全球定位系统(GPS),又称全球卫星定位系统,是美国国防部研制和维护的中距离圆形轨道卫星导航系统,于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。它可以为地球表面98%的部分地区提供准确定位、测速和高精度的时间标准。使用者只需要拥有GPS接收机即可使用该服务,无需另外付费。其信号分为民用的标准定位服务和军用的精确定位服务两类,由于GPS无须任何授权即可任意使用,所以美国一直担心敌对国家或组织会利用其对美发动攻击。故在民用讯号中人为地加入选择性误差以降低精确度。使其最终定位精确度大概在100米左右,军用精度在十米以下。直至2000年以后的克林顿政府才取消对民用讯号的干扰,精确度也提升到10米左右的范围内。
GPS系统可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星;地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫星,就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度;所能收联接到的卫星数越多,解码出来的位置就越精确。
2.GLONASS系统由苏联在1976年组建,现在由俄罗斯政府负责运营。该系统由卫星、地面测控站和用户设备三部分组成,目前的系统由21颗工作星和3颗备份星组成,分布于3个轨道平面上,每个轨道面有8颗卫星,轨道高度近2万公里,运行周期11小时。
1991年组建成具备覆盖全球的卫星导航系统,从1982年12月开始,该系统的导航卫星不断得到补充,至1995年,该系统卫星在数量上基本得到完善,但随着俄罗斯经济不断走低,该系统也因失修等原因陷入崩溃的边缘。但2001年至2010年俄罗斯政府已经补齐了该系统需要的24颗卫星,理论定位精度将到达1米左右。
3.伽利略定位系统(Galileo),是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统,是世界上唯一从开始就基于民用的全球卫星导航定位系统。在2008年投入运行后,全球的用户使用多制式的接收机,获得更多的导航定位卫星的信号,将无形中极大地提高导航定位的精度,这是“伽利略”计划给用户带来的直接好处。“伽利略”计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统,提供高精度,高可靠性的定位服务,实现完全非军方控制、管理,可以进行覆盖全球的导航和定位功能。
4.北斗导航定位系统,是我国20世纪80年代提出的“双星快速定位系统”的发展计划。方案于1983年提出,标志我国已建立起第一代独立自主导航定位系统。2003年5月25日第三颗北斗卫星的发射成功,一个完整的卫星导航系统完全建成,可确保全天候实时提供卫星导航定位服务。截止目前为止总共有32颗北斗卫星参与运行,其中三颗卫星是备份卫星。主要提供军方服务,民用方面也已慢慢渗入其中,最高理论定位精度为0.1米。