gps导航系统（GPS导航系统是怎么工作的）

本文目录

• GPS导航系统是怎么工作的
• 四大卫星导航系统都有哪些
• 北斗导航和GPS有什么区别
• 世界上有几种卫星导航系统

GPS导航系统是怎么工作的

GPS导航系统的基本原理：测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据发现接收机的具体位置。

系统主要由空间端、地面端和用户端组成，定位、导航、授时服务共同点是用的无源定位，通过卫星对基站发布时间，距离等信号，来定位。导航接收到信号通过计算卫星给的参数来确定自己的位置。卫星只负责对所有设备广播自己的位置，时间，距离。具体的位置交由芯片来计算。

扩展资料：

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，精度高抗干扰能力强，芯片较贵。GPS 美国全球导航系统，使用较为普遍，芯片价格便宜。GLONASS俄罗斯导航系统，芯片价格中等，受天气影响小。

北斗一号系统原创性地提出双星定位方法，打破国外技术垄断，建立了国际上首个基于双星定位原理的区域有源卫星定位系统。该星座的短报文服务在国际导航领域独一无二，在汶川地震等国家重大事件中发挥了至关重要作用。

北斗二号系统突破了区域混合导航星座构建、高精度时空基准建立的关键技术，实现了星载原子钟国产化，并在国际上首次实现混合星座区域卫星导航系统。该系统建成后，其各项技术指标均与国际先进水平相当。

参考资料来源：百度百科-全球定位系统

四大卫星导航系统都有哪些

四大卫星导航系统分别为：美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统。

1、美国全球定位系统(GPS)

GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科中，从而给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。

2、俄罗斯“格洛纳斯”系统

该系统最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。

该系统于2007年开始运营，当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年，其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。

3、欧洲“伽利略”系统

伽利略卫星导航系统，是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。

截止2016年12月，已经发射了18颗工作卫星，具备了早期操作能力（EOC），并计划在2019年具备完全操作能力（FOC）。

4、中国“北斗”系统

中国北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

扩展资料

中国“北斗”系统的“三步走”发展战略

第一步，建设北斗一号系统。

1994年，启动北斗一号系统工程建设；2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年，发射第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。

第二步，建设北斗二号系统。

2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。 

第三步，建设北斗三号系统。

2009年，启动北斗三号系统建设；2018年年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提供服务；计划2020年年底前，完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。

北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航（定位、测速、授时）、全球短报文通信、国际搜救服务，中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。

北斗导航和GPS有什么区别

1、覆盖范围

北斗定位系统是覆盖中国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候定位系统。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)。

2、卫星数量和轨道特性

北斗定位系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约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°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

3、定位原理

北斗定位系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS定位系统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”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、定位精度

北斗定位系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。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，授时精度日前约20ns。

5、用户容量

北斗定位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，这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗定位系统的用户设备容量是有限的。GPS 是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS定位的用户设备容量是无限的。

6、生存能力

和所有定位卫星系统一样，“北斗”基于中心控制系统和卫星的工作，但是“北斗”对中心控制系统的依赖性明显要大很多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗” 系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

7、实时性

北斗用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。

北斗定位模块的主要功能是实时结算北斗导航卫星信号，提取原始观测量并解调数据，通过卫星电文分析及数据处理，完成应用系统所需求的各项功能。

作为国内北斗定位模块研发生产商，SKYLAB的北斗模块是由高性能的单芯片构成，属于高性能GNSS一体化解决方案模块，性能稳定，可根据客户需求烧录不同的程序，可为单北斗模块，单GLONASS模块，GPS+北斗模块，GPS+GLONASS模块，了解咨询可直接访问SKYLAB网站或 阿里 店铺。

世界上有几种卫星导航系统

世界上一共有四种卫星导航系统 。

1、美国的GPS卫星定位系统

2、欧洲的伽利略卫星定位系统

3、俄罗斯的俄罗斯格洛纳斯卫星定位系统

4、中国的北斗卫星定位系统

1、 产生背景

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新一代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。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

2、 系统结构 

经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。

由主控站、地面天线、监测站和通讯辅助系统组成；

空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。GPS卫星星座原计划是将24颗卫星均匀分布在6个不同的轨道平面上，而发展到今天，在轨道上运行的卫星数量已经达到27颗。每个轨道平面与赤道平面的倾角大约55度。在地球上任何地点任何时刻都能观测到5－8颗卫星。每颗卫星都利用两个L载频传送信号，即L1和L2。每颗卫星都在完全相同的频率上传送信号，但每颗卫星的信号在到达用户之前都经过了多普勒颇移。L1承载精密（P）码和粗/捕获（C/A）码，L2仅承载P码。导航的数据报文叠加在这些码上，两个载频上承载着相同的导航数据报文。P码通常是加密的，只有C/A码可供民用。主要由GPS接收机和卫星天线组成，GPS接收机，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型，根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

3 、技术原理 24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

4 、系统特点 

（1）全天候；

（2）全球覆盖；

（3）三维定速定时高精度；

（4）快速省时高效率；

（5）应用广泛多功能。

5 、定位服务 

联邦无线电导航计划中规定的GPS定位服务包括精密定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）。

⑴PPS 授权的精密定位系统用户需要密码设备和特殊的接收机，包括美国军队、某些政府机构以及批准的民用用户。

⑵SPS 对于普通民用用户，美国政府对于定位精度实施控制，仅提供SPS服务。SPS服务可供全世界用户免费、无限制地使用。

6 、主要用途

（1）陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；

（2）海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；

（3）航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。