全球衛星導航係統(GNSS)涉及的產品在國內的應(yīng)用越來越廣泛,已經成為手機、汽車、智能設備等電子產品的標配。除此之外GNSS的應用非常廣泛(fàn),在導(dǎo)航、地圖(tú)繪測、農(nóng)業、環境監測等眾(zhòng)多領域得到應用和開(kāi)發,例如GNSS北鬥(dòu)+大壩(bà)安全監測係統可以監控大壩水位變化,提高災情應對和維護效率,GNSS技術已經是人們(men)現代生活(huó)的必需(xū)品。
GNSS由多個衛星導航係(xì)統組成,包括所有的衛星導航係統,例如如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的(de)北鬥衛星導航係(xì)統(BDS),以及相關的增強係統,如(rú)美國的WAAS(廣域增強係統)、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導航重疊係統)和日本(běn)的MSAS(多功能運輸衛星增強係統)等。國內的(de)衛星(xīng)導航設備主要以GPS+北鬥為主。
北鬥衛(wèi)星係統
北鬥衛星導(dǎo)航係統是中國著眼於國家安全和經濟社會發展需要,自(zì)主建設、獨立運行的衛星導航係(xì)統,是為(wéi)全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重(chóng)要空間基(jī)礎設施。是(shì)繼(jì) GPS、GLONASS 之(zhī)後,第三個成熟的衛星導(dǎo)航係統(tǒng)。
BDS信號
北鬥二號在B1、B2和B3三個頻段提供B1I、B2I和B3I三個公開服務信號。其中,B1頻段的(de)中心頻率為1561.098MHz,B2為(wéi)1207.14MHz,B3為1268.52MHz。北鬥三號在(zài)B1、B2和B3三個(gè)頻段提供B1I、B1C、B2a、B2b和(hé)B3I五個公開服務信號。目(mù)前SKYLAB北鬥模塊可接(jiē)收B1C,B2a,B1I信號。
參考北鬥二號係(xì)統:
B1頻段:中心頻率為1561.098MHz;
B2頻段:中心頻率為1207.14MHz;
B3頻段:中心頻率為1268.52MHz。
參考北鬥三號係統(tǒng):
B1C:中心(xīn)頻率為 1575.42MHz,帶寬為 32.736MHz;
B2a:中心頻率為 1176.45MHz,帶寬為 20.46MHz;
B2b:該信號利用 I 支路提供 RNSS 服務,中心頻率(lǜ)為(wéi) 1207.14MHz,帶寬為 20.46MHz;
B1I:中心頻率為 1561.098MHz,帶寬為 4.092MHz;
B3I:中心頻(pín)率為 1268.52MHz;帶寬為 20.46MHz。

北鬥衛星導航係(xì)統是全球第一個提供三頻信號服務的衛(wèi)星導航係統,使用雙頻信號可以減弱電離層延遲的影響,而使用三頻信號可以構(gòu)建更複雜模型(xíng),消除電離層延遲的高階誤差。同時,使用三頻信號可提高載(zǎi)波(bō)相位模糊度的(de)解算效(xiào)率(lǜ),理論上還可以提高(gāo)載波收斂速度。
GPS
GPS全稱Global Positioning System,是曆史最悠久的係統,於 1994 年起提供全球定位服務。整個GPS係統分三大部分:地(dì)麵站、衛星和接收機。
地麵站負責監控,通過接收、測量各個衛星信號,計算衛星的運行軌道,並(bìng)將衛星的運行軌道信息發射給衛星,讓衛星去轉播。
衛星負責向地(dì)麵發射信號,為廣(guǎng)播形式。
接收機接收衛星信號(hào),從衛星信號中獲取衛星的(de)運行軌道等信息,通過(guò)計算來確(què)定自(zì)身的位置。接收機包括常用的手機、汽車等智能終端設備。
GPS信號
GPS信號中包含了調製在一起的載波、測距碼、數據碼(mǎ)。
可運載調製(zhì)信號的高頻振蕩波稱為載波(bō),GPS衛星的載波(bō)位於(yú)微波L波段,包括L1、L2、L3、L5,目(mù)前民用信號包括L1、L2、L5頻段。
L1的載頻為1575.42MHz,波長為19.03cm,帶寬為2MHz;
L2為1227.60MHz,波長為24.42cm,帶寬為20MHz;
L5為1176.45MHz,波長為25.48cm,信號帶寬為20.46MHz;

2010年5月(yuè),第一顆支持GPS L5信號的衛星升空(kōng)。L5采用的是與L1、L2不同的工作頻段(duàn),可以解決(jué)L1C/A存在的問題的,因此其相對於(yú)L1 C/A具有先天的技術優勢。
單頻GPS隻能接收L1頻段的載波信號,定位精度5米左右,雙頻可用(yòng)L1和L2,L2一般用在勘測和軍事(shì),民用的雙頻是L1+L5,定位精度最高可達30厘米(mǐ)。對(duì)比單(dān)頻,雙頻(pín)GPS可以提升(shēng)導航定位精度,並且碼片速率有顯著提升。
測距碼包括(kuò)C/A、P(Y)、L1C、L2C等。測距碼(mǎ)又稱:偽隨機碼、PRN碼、擴頻碼(mǎ),每個別名都代(dài)表了測距碼的一個特征和作用。 數據碼就是導(dǎo)航電文,包含了衛(wèi)星的軌道、鍾(zhōng)差、電離層、完好性等信息(xī)。 Galileo 伽利略(Galileo)衛星導(dǎo)航(háng)係統是由歐盟(méng)研製(zhì)和建立的全球衛星導航定位係統,也是世界上(shàng)第一個基於民用的全球衛(wèi)星導航定位係統。全球設施部分由空間段和地麵段組成。地麵段由完好性(xìng)監控係統、軌(guǐ)道測控係統、時間同步係統和係統管理中心組成。 Galileo信(xìn)號 Galileo衛星在L波段用三個頻率廣播(bō)導航信號:E1、E5和E6。E1信號頻率為1575.42 MHz,並提供三(sān)個信號分量,分(fèn)別為E1-A、E1-B和E1-C。E1-A信號分(fèn)量攜帶Galileo係統公共(gòng)特許服務(PRS)。E1-B和E1-C組件分別構成GalileoE1 公開服(fú)務(OS)的數據分量(liàng)和導頻分量。 E5信號中心頻率為1191.795 MHz,由E5a、E5b兩組獨立的信(xìn)號(hào)組成。 E1:1575.42MHz,包括E1-I、E1-Q E5a:1176.45Mhz E5b:1207.14Mhz,開放 E6:1278.75MHz,包括E5-I、E5-Q

GALILEO係(xì)統也采用PRN碼進行定(dìng)位,與GPS係統兼容但又獨(dú)立於它。GALILEO係統的主(zhǔ)要(yào)特點是多載頻、多用戶、多服務。
GLONASS 格(gé)洛納斯(GLONASS)是“全球衛星(xīng)導航係統GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的縮寫。最早(zǎo)開發於蘇聯時期,後由俄羅斯繼續該計劃。俄羅斯1993年開始獨自建立(lì)本國的全球(qiú)衛星導(dǎo)航係統。係統共有24顆衛星(xīng),分布在3個軌(guǐ)道(dào),每個軌道上(shàng)有8顆衛(wèi)星,軌道高度約19100Km。 GLONASS信(xìn)號 格洛納(nà)斯係統使用頻分多址(FDMA)的(de)方式,每顆格洛納斯衛星廣(guǎng)播兩種信號,L1和(hé)L2信號。 L1頻段:1602 MHz ± 0.5625n MHz(n為衛星頻(pín)率號,-7 ≤ n ≤ 6),帶寬9MHz; L2頻段:1246 MHz ± 0.4375n MHz(n為衛星頻率號,-7 ≤ n ≤ 6),帶寬7MHz; L3頻段:1202.025 MHz,帶寬15MHz。


