卫星定位系统对比： GPS、GLONASS和伽利略

全球卫星导航定位系统主要有两大系统：一是美国的GPS系统，二是俄罗斯的“GLONASS”系统。近年来，欧洲也提出了有自己特色的“伽利略”全球卫星定位计划。因而，未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成美、俄、欧操纵的GPS、“GLONASS”、“伽利略”三大系统“竞风流”的局面。

    GPS独占鳌头
    全球定位系统（Global Positioning System，通常简称GPS）是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。系统由美国国防部研制和维护，可满足位于全球任何地方或近地空间的**用户连续**的确定三维位置、三维运动和时间的需要。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。*少只需其中4颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越**。

    GPS用户数量不受限制。其所发射的信号编码有精码与粗码。精码保密，主要提供给本国和盟国的**用户使用；粗码提供给本国民用和全世界使用。精码给出的定位信息比粗码的精度高。GPS系统能够连续、适时、隐蔽地定位，一次定位时间仅几秒到十几秒，用户不发射任何电磁信号，只要接受卫星导航信号即可定位，所以可全天候昼夜作业，隐蔽性好，见图。

 
    位于轨道中的GPS卫星，图片来自NASA

    GLONASS不甘落后
    俄罗斯GLONASS系统GLONASS系统由卫星、地面测控站和用户设备三部分组成，系统由21颗工作星和3 颗备份星组成，分布于3 个轨道平面上，每个轨道面有8 颗卫星，轨道高度1万9000公里，运行周期11小时15分。

    在技术方面，GLONASS与GPS有许多不同之处。一是卫星发射频率不同。GPS的卫星信号采用码分多址体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分。而GLONASS采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。由于卫星发射的载波频率不同，GLONASS可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而，具有更强的抗干扰能力。二是坐标系不同。GPS使用世界大地坐标系（WGS-84），而GLONASS使用前苏联地心坐标系（PE-90）。三是时间标准不同。GPS系统时与世界协调时相关联，而GLONASS则与莫斯科标准时相关联。

    GLONASS系统于20世纪70年代开始研制，1982年发射首颗卫星入轨。但由于航天拨款不足，该系统部分卫星一度老化，*严重曾只剩6颗卫星运行， 2003年12月，由俄国应用力学科研生产联合公司研制的新一代卫星交付联邦航天局和国防部试用，为2008年**更新Glonass系统作准备。2004年，印度和俄罗斯签署了《关于和平利用俄全球导航卫星系统的长期合作协议》，正式加入了GLONASS系统，计划联合发射18颗导航卫星。2006年12月25日，俄罗斯用质子-K运载火箭发射了3颗格洛纳斯-M卫星，使格洛纳斯系统的卫星数量达到17颗。

    预计到2012年GLONASS全球导航系统卫星的数量将增加到30颗，实现全球定位导航，届时其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1米左右。部署完备的系统将在国防建设、航空航天、交通运输、地质勘探、灾害救援等领域得到广泛应用。

    “伽利略”后来居上
    伽利略计划是欧盟2002年正式批准的一项战略科研项目，目标是建成一个覆盖全球的卫星导航系统，以打破美国拥有的GPS全球卫星定位系统的垄断地位。根据伽利略计划，欧盟将在2013年年底前发射30颗卫星，提供误差不到1米的**全球定位服务。

    按照规划，“伽利略”计划将耗资约27亿美元，星座由30颗卫星组成。卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万公里的3个轨道面上，星座包括27颗工作星，另加3颗备份卫星。系统的典型功能是信号中继，即向用户接收机的数据传输可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现，例如通过移动通信网来实现。“伽利略”接收机不仅可以接受本系统信号，而且可以接受GPS、GLONASS这两大系统的信号，并且具有导航功能与移动电话功能相结合、与其他导航系统相结合的优越性能。

   “伽利略”系统确定地面位置或近地空间位置要比GPS**10倍。其水平定位精度优于10米，时间信号精度达到100纳秒。必要时，免费使用的信号**度可达6米，如与GPS合作甚至能**至4米。