四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)的出現(xiàn)都是有國家背景的,所以從功能(精度),服務,以及保密性來說。
在民用市場,不同區(qū)域有略微的差異,在軍用市場各家都是優(yōu)先支持各家自己的應用系統(tǒng),以及加密內容。
下面就一個一個說一下,四大衛(wèi)星導航系統(tǒng):
四大衛(wèi)星導航系統(tǒng):
美國的GPS,
俄羅斯的GLONASS
中國的北斗導航系統(tǒng)。
歐洲的GALILEO
這四個導航系統(tǒng),都是GNSS,也就是全球性的衛(wèi)星導航系統(tǒng),只是名字不同罷了。
宏觀的幾個系統(tǒng)的優(yōu)勢比較:不同區(qū)域各有千秋。
GPS這個名字,在中國耳熟能詳,大家一度以為GPS就是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的代名詞,其實不是。GPS只是美國的衛(wèi)星導航系統(tǒng),之所以GPS這么知名,一方面是因為中國在北斗沒有成熟應用之前,GPS在中國民用市場,價格低廉,并且使用范圍廣泛,所以大家都覺得GPS好。
GPS的發(fā)展,也是經歷過多次迭代的。一開始也不是那么的強悍。即使現(xiàn)在來說,在亞洲境內,北斗民用精準度也是超過GPS的。
這就是因為北斗針對中國大陸,以及亞洲的導航增強技術,要比全面布局的GPS肯定在亞洲境內要好。
相同的,在歐洲區(qū)域伽利略系統(tǒng),要略微好與其他幾個系統(tǒng)。在高緯度的區(qū)域,俄羅斯的glonass要略好于其他的幾個系統(tǒng)。
說白了,所有的系統(tǒng)都是充分考慮,自己主場,然后普適性的推廣開使用。
但是這個差距,并不是非常大。至少不是100米和1米的差距。
細分的各個導航系統(tǒng)的差異:
1、俄羅斯的GLONASS和美國的GPS導航系統(tǒng)
GLONASS是俄羅斯/前蘇聯(lián)與美國GPS系統(tǒng)相對應的天基無線電導航系統(tǒng)。
由24顆中軌道(MEO)衛(wèi)星、地面控制機構以及用戶設備構成。
采用FDMA技術,PRN測距。
衛(wèi)星數量變化:
俄羅斯的GLONASS(格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)),是前蘇聯(lián)的產物。但是在后續(xù)的完善建設中,主要還是俄羅斯在發(fā)揮工作。
2、美國的GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)
GPS的建設非常的早,盡管第一顆衛(wèi)星是蘇聯(lián)發(fā)射升空的,但是在NASA的主導下,美國的GPS建設的速度非常的快。
3、針對俄羅斯的GLONASS和GPS的比較。
衛(wèi)星數量都是24顆,這沒什么特殊的。特殊在于軌道平面數量,GPS是6個軌道面。分布比較均勻。在軌道角度方面,俄羅斯的GLONASS很明顯是為了照顧自己國土面積,以及北極圈內的軍事通信使用,所以角度比較大,便于高緯度的衛(wèi)星導航通信。
同時GLONASS和GPS使用的頻率是兩家在國際電信聯(lián)盟中,精挑細選的。屬于最早使用的國家,所以頻率資源都沒有太大差異。
相比于苦逼的北斗和伽利略,還曾經為頻率的資源問題,爭搶了10多年。
有人說,我們有的北斗,是不是就可以放棄GPS了?
其實這個想法是錯誤的。民用市場,GNSS中的四大導航系統(tǒng),能用都要用。本身費用就比較低,并且有幾個導航系統(tǒng)在低端領域,還是免費的。所以肯定要用。
為什么要用這里簡單的解釋一下!
實時上,我們在一個地址,能夠搜索的到衛(wèi)星是動態(tài)變化的。用一個非常不嚴謹的說法,來解釋,如果你的手機,或者汽車可以在這個位置搜索到超過8顆以上衛(wèi)星(事實上基礎的定位,4顆衛(wèi)星就可以實現(xiàn)),那么就可以極為精確地計算出你的位置,甚至精確到1米以內。
這里看一下GPS和GLONASS兩個衛(wèi)星導航系統(tǒng),通過仿真擬合得到的數據。
這是兩個系統(tǒng),在測試位置可以搜索到的衛(wèi)星的數量。
這是經過計算后,數據擬合出來的誤差范圍。
這就說明,支持越多的導航系統(tǒng),對于定位肯定是越好的。
這里有一個誤區(qū),軍用導航不包含在內。因為軍比較特殊。對外內容不多,我們也沒辦法過多介紹。
所以,有了北斗之后,我們完全可以放心使用其他的導航系統(tǒng)。因為中國的北斗也在130多個國家得到了使用。也就是說,大家都都認識到,衛(wèi)星導航系統(tǒng)的優(yōu)勢。
這就相當于一個空中的基站,你不用白不用。尤其是我們有的自己的導航系統(tǒng)后,不擔心被限制,更可以放心使用。
4、歐洲的伽利略系統(tǒng)
歐洲的伽利略系統(tǒng),建設的時間比較晚,建設初期,這是一個商業(yè)市場+政府的合作項目??偼顿Y約33億元。
2003.10.30在北京簽署伽利略衛(wèi)星導航合作協(xié)定,中國出資2億歐元。
但是在2005年,伽利略第一個試驗衛(wèi)星上天后,首期的資金,基本上就耗光了。因此項目停擺了。項目的停擺,造成了歐盟直接將伽利略收歸政府所有。所以中國就被無情的踢出局了。
這時候,以及是2005年了。
2000年的時候,中國和歐盟,先后向國際電信聯(lián)盟申請了衛(wèi)星通信的頻率資源。都申請的同一個頻率。
原本中國加入歐洲伽利略,中國就不要在為頻率資源犯愁考慮。但是2005年,我們被提出局的時候。距離最后誰擁有這個頻率的所有權的最后歸屬,就只剩下了2年的時間了。
中國在頻率的所有權爭奪戰(zhàn)中,最后是壓線完成了所有權的歸屬證明。但是仍然沒有辦法將伽利略驅逐出去。
但是伽利略在2005年之后,發(fā)展一直不順利。到2012年,中國北斗已經發(fā)射了16顆衛(wèi)星,伽利略還只有6顆衛(wèi)星。
最終在2015年,兩大系統(tǒng),實現(xiàn)了合作,通用使用頻率資源。
GLONASS,GPS,伽利略,北斗的頻率分布
國際電聯(lián)給衛(wèi)星導航分配的頻段只有5段,美國和俄羅斯本身建設的比較早,占據了其中的4個頻段。留給其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的頻率只有1260-1300MHz。
大部分人不了解頻率通信的意義,說白了,這個頻段一旦被規(guī)定使用衛(wèi)星導航,其他的領域就不能使用。這樣就不會對衛(wèi)星導航造成干擾。
就好像這條路就用來跑公交車,一點確定了,在任何國家都不會更改,這樣大家再開發(fā)設備,都會避開這條路。這樣不會對他造成干擾。
伽利略有3個軌道面,30顆衛(wèi)星,其中有一顆為備用衛(wèi)星。
軌道角度為56°。
伽利略導航系統(tǒng)主打的是加密型。就是對于民用市場,也有多種類型的加密應用。
這個跟GPS區(qū)別較大,GPS主要加密應用在軍用市場。
目前伽利略也已經完成了整個導航系統(tǒng)的建立。
5、北斗導航系統(tǒng)
我們國家的北斗導航系統(tǒng),是30顆衛(wèi)星。由24顆 MEO+3顆GEO+3顆IGSO混合星座組成。24顆MEO衛(wèi)星為Walker 24/3/1星座,三個軌道面,各8顆衛(wèi)星均勻分布。中軌衛(wèi)星分布在三個55°傾角的軌道平面上,高度為21500km。
北斗導航系統(tǒng),屬于國內區(qū)域導航系統(tǒng)的基礎上完成全球導航系統(tǒng)的全面升級。
(1)星間鏈路讓衛(wèi)星與衛(wèi)星之間建立起穩(wěn)定的連接,使幾十顆衛(wèi)星編織起星網,具有星間測距和星間通信功能。
(2)衛(wèi)星之間能相互傳送數據,不再依賴地面基站,將北斗全球系統(tǒng)中衛(wèi)星與衛(wèi)星之間搭起“太空橋梁”,實現(xiàn)“一星通、整網通”。
(3)雙向通訊。北斗不再是單行通訊,可以發(fā)送短信(專業(yè)術語短報文)北斗的優(yōu)勢功能在于,廣域差分服務(亞太地區(qū))精度1米,短報文通信服務能力為每次120個漢字。
在亞太地區(qū),中國的北斗精度和服務能力,絕對要超過其他三個衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
在各個區(qū)域,能夠搜索到的北斗衛(wèi)星的數量,大致分布。
因此,四大導航系統(tǒng)應該是相互互補的范疇。各有千秋,但我們主推北斗系統(tǒng)。