四大GPS.docx

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四大GPS

美国GPS导航系统

GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系（Transit），1958年研制，1964年正式投入使用。

该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。

然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。

由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。

美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

为此，美国海军研究实验室（NRL）提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。

而美国空军则提出了621-B的以每星群

4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道该计划以伪随机码（PRN）为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的１％时也能将其检测出来。

伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。

海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。

由于同时研制两个系统会造成巨大的费用，而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO）领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。

该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

计划

最初的GPS计划在联合计划局的领导下诞生了，该方案将24个卫星放置在互成120度的六个轨道上。

每个轨道上有4个卫星，地球上任何一点均能观测到6至9个卫星。

这样，粗码精度可达100m，精码精度为10m。

由于预算紧缩，GPS计划得减少发射卫星，改为将18个卫星分布在互成60度的6个轨道上。

然而这一方案不能确保卫星可靠性。

1988年又进行了最后一次修改：

在互成30度的6条轨道上有21个运作卫星和3个备份卫星。

这也是现在GPS卫星所使用的工作方式。

计划实施

GPS计划的实施共分三个阶段：

∙第一阶段为方案论证和初步设计阶段。

从1978年到1979年，由位于加利福尼亚的范登堡空军基地采用双子座火箭发射4颗试验卫星，卫星运行轨道长半轴为26560km，倾角64度。

轨道高度20000km。

这一阶段主要研制了地面接收机及建立地面跟踪网，结果令人满意。

∙第二阶段为全面研制和试验阶段。

从1979年到1984年，又陆续发射了7颗称为BLOCKI的试验卫星，研制了各种用途的接收机。

实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准，利用粗码定位，其精度就可达14米。

∙第三阶段为实用组网阶段。

1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，这一阶段的卫星称为BLOCKII和BLOCKIIA。

此阶段宣告GPS系统进入工程建设状态。

1993年底使用的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。

GPS的功能

1.精确定时：

广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中

2.工程施工：

道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量

3.勘探测绘：

野外勘探及城区规划中都有用到

4.导航：

a）武器导航：

精确制导导弹、巡航导弹

b）车辆导航：

车辆调度、监控系统

c）船舶导航：

远洋导航、港口/内河引水

d）飞机导航：

航线导航、进场着陆控制

e）星际导航：

卫星轨道定位

f）个人导航：

个人旅游及野外探险

5.定位：

a）车辆防盗系统

b）手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统

c）儿童及特殊人群的防走失系统

d）精准农业：

农机具导航、自动驾驶，土地高精度平整

6.提供时间数据：

用于给电信基站、电视发射站等提供精确同步时钟源

GPS的六大特点

●全天候，不易受任何天气的影响

●全球覆盖（高达98%）

●三维定点定速定时高精度

●测站间无需通视

●快速、省时、高效率

●应用广泛、多功能

●可移动定位。

美国GPS的发展

从2004年GPS导航仪在我国被应用到汽车领域始，由于GPS产品的便捷性和实用性，在很短的时间内就被广大消费者所接受和追捧。

在市场需求量大，产品利润空间大等有利条件的促使下，中国GPS汽车导航仪等相关产品迅速走上高速发展道路。

据不完全统计，至2006年，该年GPS产品销售额已达近50亿元。

环比上年增长50.8%以上。

基于GPS产品的快速崛起，这个新兴的产业立即吸引了大量的厂商参与，来角逐和分食这块巨大的蛋糕。

从2007年开始，中国GPS产业已进入相对成熟期，这时期市场的需求量进一步扩大，消费者对于GPS产品的认识程度进一步提升。

随着大量的厂商参与，激烈的市场竞争环境使得各厂商不得不使尽各路手段来占有市场份额，其中最显著的一点就是压缩利润空间，控制生产成本，降低销售价格，以此来扩大销售额。

因而GPS产品的价格呈现出垂直下降的趋势，至2007年，部分品牌产品已接近千元大关。

从大的视野来看，这是不利于GPS产业良性发展的，原因在于大量不具备GPS产品研发和制造的厂商挤进这个行业，带来了制造工艺上的不统一，大量厂商采用OEM代工的方式，从而直接产生了产品质量参差不齐，售后服务不完善等严重制约GPS产业良性发展的后果。

表现在产品上除了产品质量不稳定以外，另一方面就是功能款式同质化倾向的滥觞。

这些都在极大程度上成为了GPS产品前进的绊脚石。

发展到2009年，市场格局发生了新的变化，中国GPS产业开始呈现出两极化发展趋势。

进入新的时期，消费者对于产品的需求开始转向价值上，单纯价格消费固然占据主流模式，但也渐渐出现两极分野。

从品牌上看，亦分为两极化发展倾向，一类是以OEM等厂商为代表的加工型品牌，依然利用价格优势走低价路线，其产品依然缺乏创新，质量依然不稳定，资源依然不丰富。

随着消费开始趋向理性，单纯以价格取胜的模式将渐渐退出历史舞台。

而另一类则是以行业知名品牌如新科、Anygo等为代表的企业，注重在产品研发和程序优化上，为用户带来更人性化、更方便的使用享受。

这些品牌注重以质量取胜，以采用加强企业管理，控制生产成本等不影响产品品质的方面降低产品销售价格，从而真正让利于消费者。

成为车载GPS发展新的方向，新产品以及新的营销思路将推动整个产业走上理性发展道路。

中国北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统,缩写为BDS[1-2],与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。

北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。

北斗卫星导航系统由空间端、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“格洛纳斯”（GLONASS）、欧盟“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗-1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。

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。

该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。

[3]中国以后生产定位服务设备的产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，会提高定位的精确度。

而北斗系统特有的短报文服务功能将收费，这个功能的实用性还有待观察。

2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

2012年12月27日起，北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。

民用服务与GPS一样免费。

系统服务

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位，导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。

开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

导航精度上不逊于欧美之外，北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题，这就是北斗的特色服务，靠北斗一个终端你就可以走遍天下。

北斗导航的发展历程

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施，中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。

2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。

特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。

为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

建设计划

“北斗”卫星导航试验系统（也称“双星定位导航系统”）为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”，其方案于1983年提出。

我国结合国情，科学、合理地提出并制订自主研制实施“北斗”卫星导航系统建设的“三步走”规划：

第一步是试验阶段，即用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务，为“北斗”卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，研制一些地面应用基础设施设备等；第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统（即“北斗二号[5]”区域系统）；第三步是到2020年，建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

建设目标

中国作为发展中国家，拥有广阔的领土和海域，高度重视卫星导航系统的建设，努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。

2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统（第一代系统）。

这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能，并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥着重要作用。

中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务（属于第二代系统）。

开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0．2米/秒。

授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。

我国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射十六颗北斗导航卫星。

根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。

2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

功能

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。

开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务，加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作，促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用，中国愿意与其它国家合作，共同发展卫星导航事业。