第六章小地区控制测量(9)

卫星能存储供180天用的导航电文，确保在特殊情况下使用GPS卫星。实用的GPS网即（21＋3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。

从GPS的提出到1993年建成，经历了20年，实践证实，GPS对人类活动影响极大，应用价值极高，所以得到美国政府和军队的高度重视，不惜投资300亿美元来建立这一工程，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，可以满足各种不同用户的需要。对舰船而言，它能在海上协同作战，在海洋交通管制、海洋测量、石油勘探、海洋捕鱼、浮标建立、管道和电缆铺设、海岛暗礁定位、海轮进出港引航等方面作出贡献。对飞机而言，它可以飞机进场着陆、航线导航、空中加油、武器准确投掷及空中交通管制等方面进行服务。在陆地上，可用于各种车辆、坦克、陆军部队、炮兵、空降兵和步兵等的定位；可用于大地测量、摄影测量、野外考察和勘探的定位；甚至进入到人们的日常生活中，例如，汽车、旅游、探险、狩猎等方面的定位。特别是用于精密定位的测地型接收机的出现，给大地测量带来了革命性的变化，成为GPS应用的重要分支。在空间技术方面，可以用于弹道导弹的引导和定位、空间飞行器的精密定轨等。总之，GPS定位系统的建立，给导航和定位技术带来了巨大的变化。

（2） GLONASS

全球轨道导航卫星系统（Global Orbiting Navigation Satellite System，Global'naya Navigatsionnaya

Sputnikovaya Sistema, GLONASS）是前苏联研制建立的，1978年开始研制，1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年，共发射了27颗GLONASS试验卫星。该系统与GPS系统极为相似（表1.2、1.3）。它由24颗卫星组成卫星星座（21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星），均匀地分布在3个轨道平面内。卫星高度为19100km，轨道倾角为64.8°，卫星的运行周期为11 时15分。GLONASS卫星的这种空间配置，保证地球上任何地点、任何时刻均至少可以同时观测5颗卫星。

GLONASS 是前苏联为满足授时、海陆空定位与导航、大地测量与制图、生态监测研究等建立的。GLONASS提供两种导航信号：标准精密导航信号（SP）和高精密导航信号（HP）。SP 定位与授时服务适用所有GLONASS 的国内用户。其水平定位精度为57-70米（99.7%置信），垂直定位精度为70米（99.7%置信），速度矢量测量精度15cm/s（99.7%置信），时间测量精度在1mks（99.7%置信）。

表6.5.2 GPS与GLONASS参数的比较

参数 轨道数 卫星分布/轨道 轨道倾角 轨道半径 轨道周期 地面重复跟踪 载波信号 GPS GLONASS 6，间隔60° 3，间隔120° 4，不均匀分布 8，均匀分布 55° 64.8° 26560km 25510km 1/2恒星日（11时58分） 8/17恒星日（11时15分） 每个恒星日 每8个恒星日 1575.42MHz (1602+K*9/16)MHz 1227.60MHz (1246+K*7/16)MHz K=通道数 编码 每颗卫星不同，码分制 所有卫星相同，频分制 调制码 C/A，P C/A，P 码率（P） 10.23 MHz 5.11 MHz 码率（C/A） 1.023 MHz 511kHz 星历数据表示方式 开普勒轨道公式 大地直角坐标系 坐标系 WGS-84 SGS-85 信号 SS/BPSK SS/BPSK 时钟数据 时钟偏差、频率偏移、频率时钟和频率偏移 速率 轨道数据 每小时修正开普勒轨道参卫星位置，速度和加速度，每隔数 半小时一次 表6.5.3 WGS-84与SGS-85坐标系参数 参数 WGS-84 SGS-85 地球自转角速率w 7292115·10-11(rad/s) 7292113·10-11(rad/s) 地球引力常数GM 3986005·108(m3/s2) 39860044·108(m3/s2) 地球椭球长半径a 6378137m 6378136m 地球扁率f 1/298.257 1/298.257 光速值c 299792458m/s 299792458m/s （3） ENSS 目前，卫星导航技术在世界上备受关注。继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，许多国家和地区都在尝试建立自己的卫星导航系统，其中最引人注意的是欧盟的欧洲导航卫星系统（ENSS）即伽利略计划。该计划总的战略意图是： 建立一个高效经济的民用导航及定位系统； 使之具备欧洲运输业可以信赖的高度安全性，且确保任何未来系统完全置于欧洲人的控制之下； 该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星导航市场的各个方面提供一个良好机会，使他们能够站在一个合理的基础上公平竞争 ? ? ? 这些目标是在定义欧洲区域系统时明确下来的，可以把它看成是全球系统如GPS和GLONASS等的补充。该计划目前正处于可行性研究阶段。在这项研究的有关阶段上研究组对所谓IGSO（非零倾角地球同步轨道）的星座进行了深入的研究。经过调查涉及空间部分和地面部分的各组成单元，研究组找到了一个优化可行的卫星系统方案。所要实现的主要目标可以概括如下：

时间安排：将在2005-2015年的时间段内使用（EGNOS的下一代）；

成本核算：低于1.3-1.7 BECU（十亿欧币），大约相当于安装和运行现有欧洲民用导航系统10年时间的费用；

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区域系统：服务区域是欧洲民航会议（ECAC）涉及区域； 国际控制：该系统完全自主，致力于民用，由国际组织控制； 高性能： 优于现有的全球导航卫星系统（GNSS）；

多种用途：铁路、公路、航空、航海以及行人用户等，正如欧洲无线导航计划（ERNP）所提供的服务对象。