全球衛星導航係統(GNSS)涉及的產品在國內的應用越來越廣泛,已經成為手機、汽車、智能設(shè)備等電子產品的(de)標配。除此之外GNSS的應用非常廣(guǎng)泛,在導航、地圖繪測(cè)、農業、環境監測等眾多(duō)領域(yù)得到應用和開發,例如GNSS北鬥+大壩安全監測係統可以監控大(dà)壩(bà)水位變化,提高災情應對和維護效率,GNSS技術已(yǐ)經是人們現(xiàn)代(dài)生活的必需品。
GNSS由多個衛星導航係統組(zǔ)成(chéng),包括所有的衛星導航係統,例如如美(měi)國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的(de)北鬥衛星導航係(xì)統(BDS),以及相關的增強係統,如美國的WAAS(廣域增強係統)、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導航(háng)重疊係統(tǒng))和日本的MSAS(多功能運輸衛星增強係統)等。國內的衛星導航設備主(zhǔ)要以GPS+北鬥(dòu)為主。
北鬥衛星係統
北鬥衛(wèi)星導航係(xì)統是中國著眼於國家安全和經濟社會發展(zhǎn)需要,自主建設、獨立(lì)運行的衛星導航(háng)係統,是為全(quán)球用戶提供全天候、全天(tiān)時、高精度的定(dìng)位(wèi)、導航和授時服務的國(guó)家重要空間基礎設施。是繼 GPS、GLONASS 之後,第三個(gè)成熟的衛星導航係統。
BDS信號
北鬥二號在B1、B2和B3三個頻段提(tí)供B1I、B2I和B3I三個公開服(fú)務信(xìn)號。其中,B1頻段的中心頻(pín)率為1561.098MHz,B2為1207.14MHz,B3為1268.52MHz。北鬥三號在B1、B2和B3三個頻段提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五個公開服務信號。目前SKYLAB北鬥模塊可接收B1C,B2a,B1I信號。
參考北鬥二(èr)號(hào)係統:
B1頻段:中心頻率(lǜ)為1561.098MHz;
B2頻段:中心頻率為1207.14MHz;
B3頻段:中心頻率(lǜ)為1268.52MHz。
參考北鬥三號係統:
B1C:中心頻率為 1575.42MHz,帶寬為 32.736MHz;
B2a:中心頻率(lǜ)為 1176.45MHz,帶寬為 20.46MHz;
B2b:該信號利用 I 支路提供 RNSS 服務,中心頻率為 1207.14MHz,帶寬為 20.46MHz;
B1I:中心頻(pín)率為 1561.098MHz,帶寬為 4.092MHz;
B3I:中心頻率為 1268.52MHz;帶寬為 20.46MHz。

北鬥衛星(xīng)導(dǎo)航係統是全球第一個提供三頻信號服務的(de)衛星導航係統,使用雙頻信(xìn)號可以減弱電離(lí)層延遲的影響,而使用三頻信號(hào)可以構建(jiàn)更複雜模型(xíng),消除電(diàn)離層延遲的(de)高階誤差(chà)。同時,使用三頻信號可提高載波相位模(mó)糊(hú)度(dù)的解算效(xiào)率,理論上還可以提高載波收斂速度(dù)。
GPS
GPS全稱Global Positioning System,是(shì)曆史最悠久的係統,於 1994 年起提供(gòng)全球定位服務。整個GPS係統分三大部分:地麵站、衛星和(hé)接收機。
地麵(miàn)站負責監(jiān)控,通(tōng)過接收、測量各個衛星(xīng)信號,計算衛星的運(yùn)行軌(guǐ)道,並將衛星(xīng)的運行軌(guǐ)道信息發射給衛星,讓衛星去轉(zhuǎn)播。
衛星負責向(xiàng)地麵發射信號,為(wéi)廣播形式。
接收機接收衛星信號,從衛星信號中獲取(qǔ)衛星的運行軌道等信息,通過(guò)計算來(lái)確定自(zì)身的位置。接收機包括常用的手機、汽車(chē)等智能終端設備。
GPS信(xìn)號
GPS信號中包含了調製在一起(qǐ)的載波、測距碼、數據(jù)碼。
可運(yùn)載調製(zhì)信號的高頻振蕩波稱為載波,GPS衛星(xīng)的載波位於微波(bō)L波段,包括L1、L2、L3、L5,目前民用信號包括L1、L2、L5頻段。
L1的載頻為1575.42MHz,波(bō)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(wéi)25.48cm,信號帶(dài)寬為20.46MHz;

2010年5月,第(dì)一顆支持GPS L5信號(hào)的衛星升空。L5采用的是與L1、L2不同的工作頻段,可以解決L1C/A存在的問題的,因此其(qí)相(xiàng)對於L1 C/A具(jù)有先天的技術優勢。
單頻GPS隻能接收L1頻段的載波信號,定(dìng)位精度5米左右,雙頻可用L1和L2,L2一般用在勘測和軍事,民用的雙頻是L1+L5,定位精度最高(gāo)可達30厘米。對比單(dān)頻,雙頻GPS可以提升導航定位(wèi)精度,並且碼(mǎ)片速率有顯著提(tí)升。
測距碼包括C/A、P(Y)、L1C、L2C等。測距(jù)碼又稱:偽隨機碼、PRN碼、擴頻碼,每個別名都代表了測距碼的一個特征和作用。 數據碼就是導航電文,包含了衛星的軌道(dào)、鍾差、電離層、完好性等信息。 Galileo 伽利略(Galileo)衛星導航係統是由歐(ōu)盟研製和建立的全球衛星導航定位係統,也是世界上第一個基於民用(yòng)的全球衛星導航定位係統(tǒng)。全球設施部分由空間段和地麵段組成。地麵段由完好性監控係統、軌道測控係統、時間同步係統和係統管理中心組成。 Galileo信號 Galileo衛星在L波段用三個頻率廣播導航信號:E1、E5和E6。E1信號頻率為1575.42 MHz,並提供三個信號分量,分別為E1-A、E1-B和E1-C。E1-A信號分量攜帶Galileo係統公共特許服務(PRS)。E1-B和E1-C組件分別構成GalileoE1 公開服務(OS)的數據分(fèn)量(liàng)和導頻分量。 E5信(xìn)號中心頻(pín)率為1191.795 MHz,由E5a、E5b兩組獨立的信號組成。 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係統也(yě)采用(yòng)PRN碼進行定位,與GPS係統兼容但又獨立(lì)於它。GALILEO係統的主要特點是多載頻、多用(yòng)戶(hù)、多服務。
GLONASS 格(gé)洛納斯(GLONASS)是“全球衛(wèi)星導航係統GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的(de)縮寫。最早開發(fā)於蘇聯時期,後(hòu)由俄(é)羅斯繼續該(gāi)計劃。俄羅斯1993年開始獨自建立本國的全球(qiú)衛星導航係統。係統共有24顆衛星(xīng),分布在3個軌道,每個軌道上有8顆衛星,軌道高度約19100Km。 GLONASS信號 格洛納斯係統使(shǐ)用頻(pín)分(fèn)多址(FDMA)的方式,每顆格洛納斯衛星廣播兩種信號(hào),L1和L2信(xìn)號。 L1頻段:1602 MHz ± 0.5625n MHz(n為衛星頻率號,-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。


