北斗卫星导航系统与GPS导航系统的性能比较.pdfVIP

GPS GPS 北斗卫星导航系统与GGPPSS导航系统的性能比较 孙宪兵 郑卫锋 孙奉劼 大连市65015部队 [摘 要] 本文介绍了中国自主研发的北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞与 美国全球定位系统（GPSGlobal Positioning System）的一些性能差别。 [关键词] 北斗卫星导航系统；全球定位系统 1 引言 卫星导航系统是重要的空间基础设施，为人类带来了巨大的社会和经济效益，对民生和国防产生深 远的影响。发展卫星导航系统已经成为各国争雄的焦点。中国发展北斗卫星导航系统﹝BeiDou （COMPASS）Navigation Satellite System﹞既满足了本国经济、军事领域的需求，也为国际用户 提供了更多的选择，在一定程度上起到了预防美国全球定位系统GPS﹝Global Positioning System﹞垄断 卫星导航市场的作用。 2 北斗卫星导航系统概述 北斗卫星导航系统是中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，系统建设目标是建成独立自主、 开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善 的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，空间端包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道 卫星，地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户端由北斗用户终端以及与美 国GPS、俄罗斯 GLONASS、欧洲 GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成。 GPS GPS 3GGPPSS 卫星导航系统概述 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空间卫星导航定位系 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。系统由空间部 分、地面控制系统、用户设备三部分组成，GPS 的空间部分是由 24 颗工作卫星组成，地面控 制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成, 用户设备部分即 GPS 信号接收机。 4 系统的性能比较 4.1 4.1 44..11 覆盖范围 北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约 70°-140°，北纬 5°-55°。 GPS 是覆盖全球的全天候导航系统，能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到 6-9 颗 卫星(实际上最多能观测到11 颗)。 4.2 4.2 44..22 卫星数量和轨道特性 北斗导航系统是在地球赤道平面上设置 2 颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。GPS 是在6 个轨道平面上设置 24 颗卫星，轨道赤道倾角 55°，轨道面赤道角距 60°。GPS 导航卫星 轨道为准同步轨道，绕地球一周11 小时 58 分。 4.3 4.3 44..33 定位原理 北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统解算，提供用户三维定位数 据。GPS 是被动式伪码单向测距三维导航，由用户设备独立解算自己三维定位数据。北斗导航 系统的这种工作原理带来两个方面的问题，一是用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，这在军 事上相当不利，另一方面由于设备必须包含发射机，因此在体积、重量上、价格和功耗方面处 于不利的地位。 4.4 4.4 44..44 定位精度 北斗导航系统目前三维定位精度约 25m，授时精度约 100ns，在我国境内部分主要地区可 达到10 m。GPS 三维定位精度 P 码目前己由 16m 提高到 6m，C/A 码目前己由 25-100m 提高 到12m，授时精度目前约 20ns。 4.5 4.5 44..55 用户容量 北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要 接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，系统的用户容 量取决于用