在航海上用得最多的是水平位置标准差O水平位置，习惯上用dms来表示。 例如：=8.5m,HD0P=1.5,则1dms=12.8m:2dms-25.6m,即水平位置精度为 256m95% 4星三维定位中，几何精度因子总是大于1的，最小的GD0P为1.581：多于4星的三 维定位中，是采用最小二乘法来求得最概率船位的，此时的几何精度因子可能会小于1。 最佳选星的原则为：选择4星仰角满足要求(5<仰角<85)，且构成的空间儿何图形能 使几何精度系数GDOP最小的一组卫星作为最佳选择。船用GPS卫星导航仪通常设置卫星的 HDOP为10。设置H OP的值越低，定位的精度越高，但是会减少定位的机会 4.坐标系修正量 因坐标不同而引起位置的误差对GPS卫星导航仪来讲是一个决不可忽路的问题，航海 人品必须洁课地认识到这一占 日前已有不少船用GS卫星导航仪具有世界上几个主要大地华标系与WGS84坐标系 的自动变换功能，航海人员在使用 时，可以根据海图坐标系选择机内相同的坐标系。在实 使用中，有条件时还应用陆标定位去核对 现在许多国家出版的新版海图中都已经给出海图坐标系与WGS 4坐标系之间的坐材 系修正量。在某些大比例尺海图上可能按区域给出多个这样的修正量，航海人员成正确使用。 五、美国的SA政策 美国政府在GPS设计中，计划CA码定位精度100m,P码定位精度10m。在GPS试 验卫星应用阶段 ,实际定位精度远高于此值，CA码定位精度14m,P码定位精度3m为 了美国自身的利益，美国政府采取了SA政策，人为地将误差加入卫星时钟与星历数据中 故意降低民用GPS卫星导航仪的定位精度，以防止未经许可的用户把GPS用于军事目的。 SA政策称为选择可用性政策，其目的是使水平定位精度降至100m,垂直高度精度降至157 。美国国防部常年对SA政策进行监测，并根据形势和要求可暂时对部分或全部卫星取消 除了对民用用户的上述政策外，SA政策中为防止对P码的电子干扰，将P码与高度机 密的W码模2和形成Y码：利用Y码进行伪距测量与通信具有更高的保密性。此项技术仅 在英国国家紧急状态下启用。 美国政府实施SA政策，使得民用GS卫星导航仪的定位精度严重下降，从而极大地 限判了GP的成用围 。许多潜在的民间用户迫切要求美国政府放弃SA政策，但是实际 可能的。这 在实施SA政策下提高GPS定位精度的任务 就落在厂商和各 用户的身上。DGPS定位技术(DifferentialGPS,DGPS)便应运而生，并且得到飞速的发展。 正因为DGPS的普遍应用，而且其精度受岸基台控制，所以2000年5月美国已公布取消SA 政策。 为了满足沿岸航行、获水道航行、进出港口以及海上交通管理等场合船高结度定位的 需要和满足海洋渔业 、海洋测绘、海上石油开发、海上工程程定位等高精度定位用户的需 目前，已有许多国家在本国沿海建立了DGPS台链，DGPS可以覆盖距沿岸DGPS基准台 150 n mile的海域和部分陆域。 六、DGPS定位原理 DGPS全名为差分全球定位系统，是在GPS的基础上利用差分技术使用户能够从GP 中获得更高的精度 通过基准台的测量，以获得误差的公共项，然后作为其他测量的修正值去消除此误差的 公共项，以提高测量精度的方法就是差分技术。DGPS的基础是，在同一地区内，GPS缓慢 变化的系统误差，包括选择可用性(SA)误差，对基准台及其邻近用户的影响是相同或相近的
在航海上用得最多的是水平位置标准差σ 水平位置 ，习惯上用 drms 来表示。 例如：σ = 8.5 m，HDOP=1.5，则 1 drms=12.8 m；2 drms=25.6 m，即水平位置精度为 25.6 m(95％)。 4 星三维定位中，几何精度因子总是大于 1 的，最小的 GDO 为 1.581；多于 4 星的三 维定位中，是采用最小二乘法来求得最概率船位的，此时的几何精度因子可能会小于 1。 最佳选星的原则为：选择 4 星仰角满足要求（50 <仰角<850 ）， 构成的空间几何图形能 使几 航仪通常设置卫星的 HDOP为 10。设置HDOP 4．坐标系修正量 因坐标不同而引起位置 PS 卫星导航仪来讲是一个决不可忽略的问题，航海 人员必须清醒地认识到这一点。 84坐标系 航海人员在使用时，可以根据海图坐标系选择机内相同的坐标系。在实际 家出版的新版海图中都已经给出海图坐标系与 WGS—84 坐标系之间的坐标 系修 数据中， 导航仪的定位精度，以防止未经许可的用户把 GPS 用于军事目的。 行监测，并根据形势和要求可暂时对部分或全部卫星取消 距测量与通信具有更高的保密性。此项技术仅 许多潜在的民间用户迫切要求美国政府放弃 SA 政策，但是实际 许多国家在本国沿海建立了 DGPS 台链，DGPS 可以覆盖距沿岸 DGPS 基准台 系统，是在 GPS 的基础上利用差分技术使用户能够从 GPS P 且 何精度系数GDOP最小的一组卫星作为最佳选择。船用GPS卫星导 的值越低，定位的精度越高，但是会减少定位的机会。 的误差对 G 目前已有不少船用GPS卫星导航仪具有世界上几个主要大地坐标系与WGS— 的自动变换功能， 使用中，有条件时还应用陆标定位去核对。 现在许多国 正量。在某些大比例尺海图上可能按区域给出多个这样的修正量，航海人员应正确使用。 五、美国的 SA 政策 美国政府在 GPS 设计中，计划 C/A 码定位精度 100 m，P 码定位精度 10 m。在 GPS 试 验卫星应用阶段，实际定位精度远高于此值，C/A 码定位精度 14 m，P 码定位精度 3 m。为 了美国自身的利益，美国政府采取了 SA 政策，人为地将误差加入卫星时钟与星历 故意降低民用 GPS 卫星 SA 政策称为选择可用性政策，其目的是使水平定位精度降至 100 m，垂直高度精度降至 157 m。美国国防部常年对 SA 政策进 SA 政策。 除了对民用用户的上述政策外，SA 政策中为防止对 P 码的电子干扰，将 P 码与高度机 密的 W 码模 2 和形成 Y 码；利用 Y 码进行伪 在美国国家紧急状态下启用。 美国政府实施 SA 政策，使得民用 GPS 卫星导航仪的定位精度严重下降，从而极大地 限制了 GPS 的应用范围。 上这是不可能的。这样，在实施 SA 政策下提高 GPS 定位精度的任务，就落在厂商和各国 用户的身上。DGPS 定位技术(Differential GPS，DGPS)便应运而生，并且得到飞速的发展。 正因为 DGPS 的普遍应用，而且其精度受岸基台控制，所以 2000 年 5 月美国已公布取消 SA 政策。 为了满足沿岸航行、狭水道航行、进出港口以及海上交通管理等场合船舶高精度定位的 需要和满足海洋渔业、海洋测绘、海上石油开发、海上工程程定位等高精度定位用户的需要， 目前，已有 150 n mile 的海域和部分陆域。 六、DGPS 定位原理 DGPS 全名为差分全球定位 中获得更高的精度。 通过基准台的测量，以获得误差的公共项，然后作为其他测量的修正值去消除此误差的 公共项，以提高测量精度的方法就是差分技术。DGPS 的基础是，在同一地区内，GPS 缓慢 变化的系统误差，包括选择可用性(SA)误差，对基准台及其邻近用户的影响是相同或相近的
DGPS把一台或多台高精度GPS卫星导航仪放在位置已精确测定的点上，组成基准台，基 准台接收机通过接收测量GPS卫星信号，并根据己知测点的精确位置，计算出误差的公共 正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发 ,附近的DGP 用户接收 来自基准台的修正值（误差修正信息以此来修正自身的GS测量值，从而大大提高其定 精度。DGPS可以有效地削弱SA的影响，基本消除星历误差与卫星时钟误差，大部分消除 电离层延迟误差及部分消除对流层传播延时误差，达到米级定位精度。 DGS根据修正数据的处理方法可分为伪距离差分技术、位置差分技术、相位平滑技术 载波差分技术、广域差分技术和广域增强技 术 民用DGPS大都是采用伪距差分技术 国际海事无线电技术委员会(RTCM)设立的 为全球推广DGPS的SC一104专门委员会 也推荐采用这种技术。伪距差分是目前应用 最广 一种技术 它是通过校正伪距测量中 的公共项来提高定位精度的。 伪距DGPS原理见示意图3-1-5。由于 在同一时刻星历误差与卫星时钟误差对基 准台及其邻近用户的影响是相同的：申离层 延迟误差在一个不大范围内变化很小，对基 图3-1-5伪距DPS差分原理 准台及其邻近用户的影响是很相近的：在同一地区内 ,对流层延迟误差由于近地空气温度与 压力变化较大，对基准台及其邻近用户的影响只能较相近，因此，DGPS可以基本消除、大 部分消除与部分消除这些误差的影响，提高定位精度。 伪距差分还具有以下优点： )由于计算的伪距修正值是直接在WGS 一84坐标系上进行的，不用先变换为当地坐 标，因此能达到很高的精度 。但是许多国家的DGPS都是给出WGS一84坐标系中用户的 置，因此，必须指出的一点是，用户在使用时坐标系修正量是必须要考虑的 (2)基准台能提供所有卫星的伪距修正值，而用户可允许接收任意4顺卫星进行修正， 不必担心两者完全相同，因此，用户可以采用具有差分功能的简易接收机。 伪距差分能将其准台与用户的公共误差消除，但流若用户离基准台距离的增加又出现了 系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的 用户距基准台越近 此系统误差越小 定位精度越好。用户和基准台之间的距离对精度有决定性影响。 根据星历与时钟所计算的卫星位置是无法与卫星的实际位置相一致的，这就是产生以上 系统误差的主要原因 DGPS是近程导航系统，其基准台大部采用中须信号发射差分信息，作用距离150nm1 左右，在实际建DGS台链时，不少基准台是利用原有的沿海无线电信标RB冷仪的道用 国际组织为了保证各DGPS 之间不产 互干扰， 为了保 性，可以使用所有建成的或即将建成的民用DGPS,规定基准台必须按RTCM SC一104标酒 格式播发差分数据：想定了客国基准台的识别码范围。配备DGS卫星导航仪的用户不再需 附加的设备就可以使用所有的民用DGPS。DGPS卫星导航仪是一种功能更强的GPS卫星导 航仪，在DGPS覆盖区域，它是一台DGPS卫星导航仪：在没有DGPS覆盖区域，它又是 台普通的GPS 星导航仪。DGPS 卫星 导航仪是 种能够接收与处 RTCM 10 格式编制的差分信息的GPS卫星导航仪。在硬件上，它比普通GPS卫星导航仪多一套中频 接收天线与设备：在软件上，它应增加接收与处理差分信息的功能。 为了在一个更广阔的地区内提供高精度的DGPS服务，可以在DGPS基准台链基础上
DGPS 把一台或多台高精度 GPS 卫星导航仪放在位置已精确测定的点上，组成基准台，基 准台接收机通过接收测量 GPS 卫星信号，并根据已知测点的精确位置，计算出误差的公共 层传播延时误差，达到米级定位精度。 处理方法可分为伪距离差分技术、位置差分技术、相位平滑技术、 一地区内，对流层延迟误差由于近地空气温度与 较大，对基准台及其邻近用户的影响只能较相近， 部分消除与部分消除这些误差的影响，提高定位精度。 S 一 84 坐标系上进行的，不用先变换为当地坐 的 DGPS 都是给出 WGS－84 坐标系中用户的位 时坐标系修正量是必须要考虑的。 修正值，而用户可允许接收任意 4 颗卫星进行修正， 用具有差分功能的简易接收机。 消除，但随着用户离基准台距离的增加又出现了 消除的。用户距基准台越近，此系统误差越小， 精度有决定性影响。 差分信息，作用距离 150 n mile 基准台是利用原有的沿海无线电信标(RBN)设施改建的。 用户不再需 区域，它又是 。 项，再将这一修正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发，附近的 DGPS 用户接收到 来自基准台的修正值(误差修正信息)，以此来修正自身的 GPS 测量值，从而大大提高其定位 精度。DGPS 可以有效地削弱 SA 的影响，基本消除星历误差与卫星时钟误差，大部分消除 电离层延迟误差及部分消除对流 DGPS 根据修正数据的 载波差分技术、广域差分技术和广域增强技 术。 民用 DGPS 大都是采用伪距差分技术， 国际海事无线电技术委员会(RTCM)设立的 为全球推广 DGPS 的 SC—104 专门委员会 也推荐采用这种技术。伪距差分是目前应用 最广的一种技术。它是通过校正伪距测量中 的公共项来提高定位精度的。 伪距 DGPS 原理见示意图 3-1-5。由于 在同一时刻星历误差与卫星时钟误差对基 准台及其邻近用户的影响是相同的；电离层 延迟误差在一个不大范围内变化很小，对基 图 3-1-5 伪距 DPS 差分原理 准台及其邻近用户的影响是很相近的；在同 压力变化 因此，DGPS 可以基本消除、大 伪距差分还具有以下优点： (1)由于计算的伪距修正值是直接在 WG 标，因此能达到很高的精度。但是许多国家 置，因此，必须指出的一点是，用户在使用 (2)基准台能提供所有卫星的伪距 不必担心两者完全相同，因此，用户可以采 伪距差分能将基准台与用户的公共误差 系统误差，这种误差用任何差分法都是不能 定位精度越好。用户和基准台之间的距离对 根据星历与时钟所计算的卫星位置是无法与卫星的实际位置相一致的，这就是产生以上 系统误差的主要原因。 DGPS 是近程导航系统，其基准台大部采用中频信号发射 左右。在实际建 DGPS 台链时，不少 国际组织为了保证各 DGPS 之间不产生相互干扰，为了保证 DGPS 用户卫星导航仪的通用 性，可以使用所有建成的或即将建成的民用 DGPS，规定基准台必须按 RTCM SC－104 标准 格式播发差分数据；规定了各国基准台的识别码范围。配备 DGPS 卫星导航仪的 附加的设备就可以使用所有的民用 DGPS。DGPS 卫星导航仪是一种功能更强的 GPS 卫星导 航仪，在 DGPS 覆盖区域，它是一台 DGPS 卫星导航仪；在没有 DGPS 覆盖 一台普通的 GPS 卫星导航仪。DGPS 卫星导航仪是一种能够接收与处理按 RTCM SC－104 格式编制的差分信息的 GPS 卫星导航仪。在硬件上，它比普通 GPS 卫星导航仪多一套中频 接收天线与设备；在软件上，它应增加接收与处理差分信息的功能 为了在一个更广阔的地区内提供高精度的 DGPS 服务，可以在 DGPS 基准台链基础上
建立监控站与监控中心站，并使它们与基准台链组网。各监控站监测GPS卫星信号与各基 准台播发的差分信号，监控中心站根据各监控站监测的数据采用空间相关等技术讲行处理， 以形成在扩展区域内的有效差分信息，这就是扩展伪距DGPS。它不仅加大了DGPS的有效 工作范围（可达3 On mile以上) 而且保证了在该 域DGPS的定位精 DGPS已在世界上许多国家得到成功的应用。美国、英国、比利时、荷兰、德国、丹麦、 被兰、日本、中国等国家都建立了DGPS。 七、GPS在航海上的应用 GPS在军事和民用方面的应用非常广泛，在航海、航空、陆地交通运输、大地量与 空间技术等领域都有重要的用途。GS所提供信息资源的重要性已为越来越多的用户所了 解，许多潜在用户正在不断开拓GPS的更为广阔的应用前景 在航海上，GS所提供的连续、高精度的船位，对船舶的导航定位是十分有用的，对 保证船帕安全经济地航行在计划航线上起者极为重要的作用。 GPS不但可以用于导航定位，而日可以促进其他助航仪器的发展。例如，龄入GPS铅 位信息，雷达可以实现真运动显示 输入GPS船位信息 园的蛋自动AUTOPILOT GP农信与台自收简号电 -PILOT):GPS罗经：GPS船舶姿态测试仪：GPS信息、AIS信息、雷达信息可与电子海 图组成综合导航信息系统等。 DGPS在沿岸航行、狭水道航行、进出港口及海上交通安全管理等场合的应用潜力是 常巨大的。利用DGPS进行锚位监视，可以更有效地保证船舶安全错泊。利用DGPS可以 进行船舶操纵性能测试。 利用DGs可以对电子海图进行校核。在建立浮标、疏浚航道和 航上都可以利用DGPS发挥更大的作用。 八、其它卫星导航系统 1.全球卫星导航和定位系统(GLONASS) GLONASS是俄罗斯开发的军用卫星定位系统，是一种类似于GPS的测距卫星导航系 统 只是卫星的空间星座 载波频率和信号编码方式不一样 该系统设计空间系统由25颗 卫星组成（工作卫星24颗 备用卫星1颗)，第1颗卫星于1982年10月12日发射，199： 年12月14日完成组网。系统的定位精度为在95%的概率条件下，水平向为100m,垂直向 为150m,随着进一步研究和升级，目前系统定位精度高于50m。由于昆期所用的卫星寿命 问题，虽然至今己发射多达80颓以上的卫星，但系统正常工作的卫星至今也只有13颗 为了解决系统存在的诸如卫星寿命短、占用领带多等问题，俄罗斯正在进系统 正在改进的系统 为GLONAS: 内容有：改过 些地面测控站 :延 卫星的 轨寿命到8年：实现系统较高的定位精度（位置精度提高到10,15m,定时精度提高到20 30ns.速度精度达到0.01m/s). GLONASS一M也被指定为一种过渡性的解决方案，以便在实现更先进的 G1 ONASS-K之前使系统保持云行。全新设计的GLONASS一K将结合新的数字技术，使 卫星质量减少一半，而且运行将更为可靠， 能保持10~15年无损伤， 为民用用户提供的位 置圆误差将进一步减小 2.全球导航卫星系统(GNSS) 该系统是GPS和GLONASS集成应用的基础上，结合地球同步卫星和网络形成的覆盖 系统(Satellite Based Augmentation Systems,SBAS)而形成的增强型系统。覆盖系统(SBAS) 不影响GPS与GLONASS的信号接 但能全面提高可 靠性 精度、集成性、可用性和连 续性 该系统1996年由美国、俄罗斯、欧洲和日本联合提出并采用。增强系统包括美国 宽区域增强型系统(The American Wide Area Augmentation System,WAAS),欧洲的同步卫耳 导航覆盖业务(The European Geostationary Navigation Service,EGNOS),日本的基于多功能
建立监控站与监控中心站，并使它们与基准台链组网。各监控站监测 GPS 卫星信号与各基 位是十分有用的，对 息可与电子海 口及海上交通安全管理等场合的应用潜力是非 常巨 监视，可以更有效地保证船舶安全锚泊。利用 DGPS 可以 于 GPS 的测距卫星导航系 颗以上的卫星，但系统正常工作的卫星至今也只有 13 颗。 定为一种过渡性的解决方案，以便在实现更先进的 GLO 的 GLONASS—K 将结合新的数字技术，使 卫星 准台播发的差分信号，监控中心站根据各监控站监测的数据采用空间相关等技术进行处理， 以形成在扩展区域内的有效差分信息，这就是扩展伪距 DGPS。它不仅加大了 DGPS 的有效 工作范围(可达 300 n mile 以上)，而且保证了在该区域 DGPS 的定位精度。 DGPS 已在世界上许多国家得到成功的应用。美国、英国、比利时、荷兰、德国、丹麦、 波兰、日本、中国等国家都建立了 DGPS。 七、GPS 在航海上的应用 GPS 在军事和民用方面的应用非常广泛，在航海、航空、陆地交通运输、大地测量与 空间技术等领域都有重要的用途。GPS 所提供信息资源的重要性已为越来越多的用户所了 解，许多潜在用户正在不断开拓 GPS 的更为广阔的应用前景。 在航海上，GPS 所提供的连续、高精度的船位，对船舶的导航定 保证船舶安全经济地航行在计划航线上起着极为重要的作用。 GPS 不但可以用于导航定位，而且可以促进其他助航仪器的发展。例如，输入 GPS 船 位信息，雷达可以实现真运动显示；输入 GPS 船位信息，ARPA 可以自动校正简易电子海 图的位置；自动舵(AUTOPILOT)利用 GPS 船位信息与航路信息就可以发展为航迹舵(NAV －PILOT)；GPS 罗经；GPS 船舶姿态测试仪；GPS 信息、AIS 信息、雷达信 图组成综合导航信息系统等。 DGPS 在沿岸航行、狭水道航行、进出港 大的。利用 DGPS 进行锚位 进行船舶操纵性能测试。利用 DGPS 可以对电子海图进行校核。在建立浮标、疏浚航道和引 航上都可以利用 DGPS 发挥更大的作用。 八、其它卫星导航系统 1．全球卫星导航和定位系统(GLONASS) GLONASS 是俄罗斯开发的军用卫星定位系统，是一种类似 统，只是卫星的空间星座、载波频率和信号编码方式不一样。该系统设计空间系统由 25 颗 卫星组成（工作卫星 24 颗，备用卫星 1 颗），第 1 颗卫星于 1982 年 10 月 12 日发射，1995 年 12 月 14 日完成组网。系统的定位精度为在 95％的概率条件下，水平向为 100 m，垂直向 为 150 m，随着进一步研究和升级，目前系统定位精度高于 50 m。由于早期所用的卫星寿命 问题，虽然至今已发射多达 80 为了解决系统存在的诸如卫星寿命短、占用频带多等问题，俄罗斯正在改进系统。目前 正在改进的系统称之为 GLONASS—M，内容有：改进一些地面测控站设施；延长卫星的在 轨寿命到 8 年；实现系统较高的定位精度(位置精度提高到 10～15 m，定时精度提高到 20～ 30 ns，速度精度达到 0.01 m／s)。 GLONASS—M 也被指 NASS—K 之前使系统保持运行。全新设计 质量减少一半，而且运行将更为可靠，能保持 10～15 年无损伤，为民用用户提供的位 置圆误差将进一步减小。 2．全球导航卫星系统(GNSS) 该系统是 GPS 和 GLONASS 集成应用的基础上，结合地球同步卫星和网络形成的覆盖 系统(Satellite Based Augmentation Systems，SBAS)而形成的增强型系统。覆盖系统(SBAS) 不影响 GPS 与 GLONASS 的信号接收，但能全面提高可靠性、精度、集成性、可用性和连 续性。该系统 1996 年由美国、俄罗斯、欧洲和日本联合提出并采用。增强系统包括美国的 宽区域增强型系统(The American Wide Area Augmentation System，WAAS)，欧洲的同步卫星 导航覆盖业务(The European Geostationary Navigation Service，EGNOS)，日本的基于多功能
传输卫星的卫星增强业务The Japanese Multifunction Transport Satellite Based Satellite Augmentation Se MSAS) 美国的宽区域增强型系统由美国联邦航空局于203年7月10日授权执行，测试表明该 系统播发的信文可以将GS的精度提高到3m,并且系统还正在研究开发中，最终使精度 能够提高到1m以内。 欧洲的同北卫是导航罗盖系绕由位于3个地球同步卫星上的无线电转发应答器和地面 站网络组成，提供覆盖欧洲区域的GPS和GLONASS区域性增强业务，在增加连续性的同 时， 可使该区域定位精度提高到5m以内 日的基于多功能传输卫原的卫是强业务，205年完全入运用，可使亚、太平 洋区域的定位精度提高到5m以内。但需要使用专门的接收机才能利用增强型系统。 3。“北斗”卫星导航系统 “北斗”星导航系统是我国的第一代卫星导航系统，为全天候提供卫星导航定位信息的区 域有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),覆盖范围为东经约70°一140°，北纬5°一55° 系统初始构想于20世 180年代初，由我国卫星导航的 驱陈芳允院士提出。 1994年国家 批准建设第一代卫星导航定位系统。2000年发射2颗工作卫星，2003年发射第3颗卫星作 为备用星，2007年2月发射了第四颗北斗导航试验定位卫星。系统定位基于三球交会原理， 即以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用 户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。中心站申子高程地图库提供的是一个以地心为球 心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面 求解圆弧线与地球表面交点， 并已知目标 在赤道平面北侧，即可获得用户的二维位置 “北斗”卫星导航系统由空间部分的导航通信卫星、地面控制中心和客户端三部分组成 空间部分由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星对用户双向测距，1个配有电子高程图库 的地面中心站讲行位置解算，定位由用户终端向中心站发出请求，中心站对其讲行位置解算 后将定位信息发送给该用 卫星导航定位系统具有快速定位、 简短通信和精密授时的三大主要功的 ①快速定位：为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务，从用户发出 定位申请到收到结果，只需1s,而在这1s内，整个系统要完成发送申请信号、上传卫星、 经地面控制中心计算出位置，再从卫星将定位信息送返申请用户等流程，而其中快速捕捉信 号只用了几亮秒。系统水平定位结府为100m.差分定位精府小于20m。定位响应时间为 类用户 类用户2 5最短定位更新时间小于1 次定位成功率95% ②简短通信：“北斗”卫星导航定位系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向 数字简讯通信能力。运作流程为地面控制中心接收到用户发送来的响应信号中的通信内容 进行解读后再传送给收件人客户端。一般用户一次可传输36个汉字，经核准的用户可利用 连续传送方式最多可传送120个汉字。这种简讯通信服务，GPS无法提供。 ③精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求，利用 授时终端，完成与北斗导 系统之间的时间和频率同步，可提供数十纳秒级的时间同步精度。 “北斗”卫星导航定位系统的工作步骤如下： ①地面控制中心向2颗卫星发送询问信号： ②卫星接收到询问信号，经卫星转发器向服务区用户播送询问信号 ③用户响应其中1颗卫星的询问信号，并同时向2颗卫星发送回应信号： ④卫星收到用户响应信号， 星转发器发送回地面控制中心 ⑤地面控制中心收到用户响应信号，解读出用户申请的服务内容： ©地面控制中心并利用数值地图计算出用户的三维坐标位置，再将相关信息或通信内容 发送到卫星：
传输卫星的卫星增强业务(The Japanese Multifunction Transport Satellite Based Satellite 欧 位于 3 个地球同步卫星上的无线电转发应答器和地面 ，由我国卫星导航的先驱陈芳允院士提出。1994 年国家 各以测定的本星至用户机距离为半径，形成 2 个球面，用 图库 的地面中心站进行位置解算，定位由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行位置解算 收到用户发送来的响应信号中的通信内容， 之间的时间和频率同步，可提供数十纳秒级的时间同步精度。 Augmentation Service，MSAS)。 美国的宽区域增强型系统由美国联邦航空局于 2003 年 7 月 10 日授权执行，测试表明该 系统播发的信文可以将 GPS 的精度提高到 3 m，并且系统还正在研究开发中，最终使精度 能够提高到 1 m 以内。 洲的同步卫星导航覆盖系统由 站网络组成，提供覆盖欧洲区域的 GPS 和 GLONASS 区域性增强业务，在增加连续性的同 时，可使该区域定位精度提高到 5 m 以内。 日本的基于多功能传输卫星的卫星增强业务，2005 年完全投入运用，可使亚洲、太平 洋区域的定位精度提高到 5 m 以内。但需要使用专门的接收机才能利用增强型系统。 3．“北斗”卫星导航系统 “北斗”星导航系统是我国的第一代卫星导航系统，为全天候提供卫星导航定位信息的区 域有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），覆盖范围为东经约 70°一 140°，北纬 5°一 55°。 系统初始构想于 20 世纪 80 年代初 批准建设第一代卫星导航定位系统。2000 年发射 2 颗工作卫星，2003 年发射第 3 颗卫星作 为备用星，2007 年 2 月发射了第四颗北斗导航试验定位卫星。系统定位基于三球交会原理， 即以 2 颗卫星的已知坐标为圆心， 户机必然位于这 2 个球面交线的圆弧上。中心站电子高程地图库提供的是一个以地心为球 心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点，并已知目标 在赤道平面北侧，即可获得用户的二维位置。 “北斗”卫星导航系统由空间部分的导航通信卫星、地面控制中心和客户端三部分组成。 空间部分由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星对用户双向测距，1 个配有电子高程 后将定位信息发送给该用户。 “北斗”卫星导航定位系统具有快速定位、简短通信和精密授时的三大主要功能。 ①快速定位：为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务，从用户发出 定位申请到收到结果，只需 1 s，而在这 1 s 内，整个系统要完成发送申请信号、上传卫星、 经地面控制中心计算出位置，再从卫星将定位信息送返申请用户等流程，而其中快速捕捉信 号只用了几毫秒。系统水平定位精度为 100 m，差分定位精度小于 20 m。定位响应时间为一 类用户 5 s，二类用户 2 s，三类用户 1 s。最短定位更新时间小于 1 s，一次定位成功率 95％。 ②简短通信：“北斗”卫星导航定位系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向 数字简讯通信能力。运作流程为地面控制中心接 进行解读后再传送给收件人客户端。一般用户一次可传输 36 个汉字，经核准的用户可利用 连续传送方式最多可传送 120 个汉字。这种简讯通信服务，GPS 无法提供。 ③精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求，利用 授时终端，完成与北斗导航系统 “北斗”卫星导航定位系统的工作步骤如下： ①地面控制中心向 2 颗卫星发送询问信号； ②卫星接收到询问信号，经卫星转发器向服务区用户播送询问信号； ③用户响应其中 1 颗卫星的询问信号，并同时向 2 颗卫星发送回应信号； ④卫星收到用户响应信号，经卫星转发器发送回地面控制中心； ⑤地面控制中心收到用户响应信号，解读出用户申请的服务内容； ⑥地面控制中心并利用数值地图计算出用户的三维坐标位置，再将相关信息或通信内容 发送到卫星；
⑦卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后，经卫星转发器传送给用户或收件 人。 日前，北斗系统用户接收机有以下几种可供选择 其本型：适合 般车辆/船舶及便携等用户的导航定位应用，可接收和发送定位及 通信信息，与中心站及其他用户终端双向通信。 ②通信型：适合于野外作业、水文测报、环境监测等各类数据采集和数据传输用户，可 接收和发送短信息、报文，与中心站和其他用户终端进行双向或单向通信。 ③授时型：适合于授时、校时、时间同步等用户，可提供数十纳秒级的时间同步精度。 ④指挥型用户机：适合于小型指书 心指挥调 、监控管理等应用，具有鉴别、指挥了 属其他北斗用户机的功能。可与下属北斗用户机及中心站进行通信，接收下属用户的报文， 并向下属用户发播指令。 ⑤多模型用户机：既能接收北斗卫星定位和通信信息，又可利用GPS系统或GPS增强系 统导航定位，话合于对位置信息要求比较高的用户 目前，由于北斗系统的区域性质，限制了其在商船上的广泛应用 未来发展：中国计划2007年完成两颗北斗导航卫星的发射，2008年左右满足中国及周 边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统 正在建设的北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成， 提供即开放那务和授权服务。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，测速精度为0.2米/ 更安全的定 测 、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着北 一号 系统的推广应用和中国正在者力研究开发的下一代卫星导航定位系统。 4.加利路系统(GALILEO) 加利路系统为欧洲提出的正在建设中的第一代民用卫星导航系统，原理与GPS和 GLONASS相同，2002年3月启动，2005年完成设计、发射卫星并发送导航信号，2008年 全部建成。系统由空间部分的30颗卫星、遍布全球的地面控制与监测站和接收机组成。该 系统提供5种服务。 ①开放服务(Open Service,OS):适用于用户基本应用和一般性航海。服务范围为全球， 双频道水平精度4m,垂直精度8m:单频道水平精度15m,垂直精度35m。 ②商业服务(Commercial Service,CS):为有限制性的访问等级，提供给需要增值服务的 高性能要求的商业和专业用户使用。服务范围分为两种， 一种为双频道全球性服务，精度为 1m:另一种为区 增值信号服务 精度为高于10m。 ③公共管理服务(Public Regulated Service,.PRS):为有限制性的政府应用服务，具有高 连续性。服务范围分为两种，一种为全球性服务，水平精度为6.5m,垂直精度为12m:另 一种为区域性增值信号服务，精度为1m。 ④人命安全服务(Safety of Life Service:)旅客生命安全所要求的高等级服务，为全球性 双频道服务，精度为4 o m ⑤具有人道主义的搜教服务：在全球范围内精确确定遇险信息发出的位置。 日前，伽利略系统还在研发阶段。我国政府也参加了伽利略系统的合作开发
⑦卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后，经卫星转发器传送给用户或收件 人。 目前，北斗系统用户接收机有以下几种可供选择。 ①基本型：适合于一般车辆／船舶及便携等用户的导航定位应用，可接收和发送定位及 通信信息，与中心站及其他用户终端双向通信。 ②通信型：适合于野外作业、水文测报、环境监测等各类数据采集和数据传输用户，可 同步精度。 ，具有鉴别、指挥下 下属用户的报文， 户机：既能接收北斗卫星定位和通信信息，又可利用 GPS 系统或 GPS 增强系 前，由于北斗系统的区域性质，限制了其在商船上的广泛应用。 发射，2008 年左右满足中国及周 轨道卫星和３０颗非静止轨道卫星组成， 用户提供 的正在建设中的第一代民用卫星导航系统，原理与 GPS 和 面控制与监测站和接收机组成。该 系统 精度为 12 m；另 一种为区域性增值信号服务，精度为 1 m。 还在研发阶段。我国政府也参加了伽利略系统的合作开发。 接收和发送短信息、报文，与中心站和其他用户终端进行双向或单向通信。 ③授时型：适合于授时、校时、时间同步等用户，可提供数十纳秒级的时间 ④指挥型用户机：适合于小型指挥中心指挥调度、监控管理等应用 属其他北斗用户机的功能。可与下属北斗用户机及中心站进行通信，接收 并向下属用户发播指令。 ⑤多模型用 统导航定位，适合于对位置信息要求比较高的用户。 目 未来发展：中国计划 2007 年完成两颗北斗导航卫星的 边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。 正在建设的北斗卫星导航系统空间段将由５颗静止 提供即开放服务和授权服务。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，测速精度为０.２米／秒。授权服务是向授权 更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。随着“北斗一号”卫星导航定位 系统的推广应用和中国正在着力研究开发的下一代卫星导航定位系统。 4．伽利略系统(GALILEO) 伽利略系统为欧洲提出 GLONASS 相同，2002 年 3 月启动，2005 年完成设计、发射卫星并发送导航信号，2008 年 全部建成。系统由空间部分的 30 颗卫星、遍布全球的地 提供 5 种服务。 ①开放服务(Open Service，OS)：适用于用户基本应用和一般性航海。服务范围为全球， 双频道水平精度 4 m，垂直精度 8 m；单频道水平精度 15 m，垂直精度 35 m。 ②商业服务(Commercial Service，CS)：为有限制性的访问等级，提供给需要增值服务的 高性能要求的商业和专业用户使用。服务范围分为两种，一种为双频道全球性服务，精度为 1 m；另一种为区域性增值信号服务，精度为高于 10 m。 ③公共管理服务(Public Regulated Service，PRS)：为有限制性的政府应用服务，具有高 连续性。服务范围分为两种，一种为全球性服务，水平精度为 6.5 m，垂直 ④人命安全服务(Safety of Life Service)：旅客生命安全所要求的高等级服务，为全球性 双频道服务，精度为 4～6 m。 ⑤具有人道主义的搜救服务：在全球范围内精确确定遇险信息发出的位置。 目前，伽利略系统