全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS),又称全球卫星导航系统,是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。其包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。
全球卫星导航系统国际委员会公布的全球4大卫星导航系统供应商,包括中国的北斗卫星导航系统(BDS)、美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)和欧盟的伽利略卫星导航系统(GALILEO)。其中GPS是世界上第一个建立并用于导航定位的全球系统,GLONASS经历快速复苏后已成为全球第二大卫星导航系统,二者正处现代化的更新进程中;GALILEO是第一个完全民用的卫星导航系统,正在试验阶段;BDS是中国自主建设运行的全球卫星导航系统,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
中文名: 全球卫星导航系统
外文名: Global Navigation Satellite System
组 成: GPS、BDS、GLONASS和GALILEO
作 用: 为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息
简 称: GNSS
应 用: 导航、定位、测量、农业、救援、监视和管理、军事等
全球卫星导航系统在军事、资源环境、防灾减灾、测绘、电力电信、城市管理、工程建设、机械控制、交通运输、农业、林业、渔牧业、考古业、生活、物联网、位置服务中都有应用 。
四大系统:
北斗系统
BDS 由空间段、地面段和用户段 3 部分组成:空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星 3 种轨道卫星组成混合导航星座;地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站;用户段包括 BDS 兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端产品、应用与服务系统等。
GPS系统
GPS发展至今,目前已进入现代化完成阶段。 现代化是项系统性工作,它包括:空间卫星段、地面运控段、新的运控系统(operationalcontrol system, OCX)和用户设备段现代化,其核心是增加 L5 频点和民用信号数量与改变制式,实现与其他 GNSS 信号的互操作。最后 1 颗 GPSIIIF预计 2034 年发射,宣告 GPS 现代化进程结束。
GLONASS系统
GLONASS 星座是由 3 个轨道面上的 24 颗卫星构成的。其传统的信号使用频分多址(frequencydivision multiple access, FDMA),而不是其他 GNSS所 用 的 码分多址( code division multiple access,CDMA)。与传统的 GPS 信号一样,GLONASS 信号包括 2 个伪随机噪声码(pseudo random noise code,PRN)测距码:标准精度(standard accuracy, ST)码及高精度(Visokaya Tochnost 即 high precision,VT)码,调制到 L1 和 L2 载波上。GLONASS ST码也已经在 GLONASS-M 卫星的 L2 频率上传输。发送的信号像 GPS 信号一样是右旋圆极化波的。GLONASS-K1 在新的 L3 频率(1 202.025 MHz)上传输 CDMA 信号,GLONASS-K2 还将在 L1 和 L2频率上提供 CDMA 信号,从而实现与其他 GNSS 的兼容与互操作。GLONASS-K1 星的空间信号测距误差(signal-in-space user range errors, SISRE)约为1 m,GLONASS-K2 星则为 0.3 m。
Galileo系统
欧洲全球卫星导航系统( European globalnavigation satellite systems, E-GNSS)就是 Galileo。
Galileo 也由空间段、运控段和用户段组成。星座有 24 颗卫星分置于 3 个中圆地球轨道面内。Galileo 信号工作的主要频段为 E1、E5 及 E6 3 个。它们各自发射独立的信号,发射的中心频率分别为:1575.42、1191.795 和 1278.75 MHz。其中,E5 又分为 E5a 和 E5b 2 个子信号。为了实现与 GPS的兼容互操作,Galileo 的 E1 和 E5a 2 个信号的中心频率与 GPS 的 L1 和 L5 相互重合。出于同样的兼容互操作目的,Galileo 的 E5b 与 GLONASS 的G3 信号中心频率重合。
Galileo提供 5 种服务,即:
①公开服务(open service,OS),与 GPS的 SPS 相类似,免费提供;
②生命安全服务(safetyof life service, SoLS);
③商业服务( commercialservice, CS);
④公共特许服务( public regulatedservice, PRS );
⑤ 搜 救 服 务 ( search and rescuesupport service,SAR)
其他系统
除了上述4大全球系统外,还包括区域系统和增强系统,其中区域系统有日本的QZSS和印度的IRNSS,增强系统有美国的WASS、日本的MSAS、欧盟的EGNOS、印度的GAGAN以及尼日尼亚的NIG-COMSAT-1等。