组合大视场星敏感器星光折射卫星自主导航方法及仿真_王国权

卫星导航产业应用领域分析

卫星导航产业应用领域分析 （一）前沿的定位技术 ①精密单点定位技术PPP（Precise Point Positioning）。即利用预报或事后精密星历（如IGS预报精密星历或IGS事后精密星历），同时利用某种方式得到的精密卫星钟差替代用户GPS单点定位方程中的卫星钟差参数，用户利用单台双频GPS接收机的非差相位和伪距观测值在数千万平方公里甚至全球范围内的任意位置进行分米级实时动态定位或事后厘米级快速静态定位。 ②网络RTK技术-VRS（Virtual Reference Station）。就是在一定区域内建立多个（一般为三个或三个以上）基准站，对该地区构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基准，计算和发播改正信息，对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式，又称为多基准站RTK。与常规（即单基准站）RTK相比；该方法的主要优点：覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供厘米级定位；网络RTK系统的结构包括3个部分：控制中心，固定站和用户部分。 （二）卫星导航定位在大型领域方面的应用。 中投顾问在《2016-2020年中国卫星导航行业深度调研及投资前景预测报告》中指出，正是由于全球卫星定位系统具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程建设、市政规划、海洋开发、资源勘察、地球动力学等多种学科。目前，导航定位技术已经渗透到国民经济建设、国防建设、科学研究和人民生活等方方面面。 （1）国家大型测绘项目领域 我国先后于1992年、1996年建立了由28个点组成的国家A级卫星定位控制网和由730个点组成的国家B级卫星定位控制网，首次整合和统一平差后形成了2000个国家卫星定位大地控制网，并于2004年完成与天文大地网的平差，成为我国现代测绘的基本框架。 进入21世纪，可以说GPS定位技术已完全取代了用测角，测距手段建立大地控制网的常规大地测量方法。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫做GPS网。与此同时，建成了连续运行的卫星定位观测站30多个，其中7个纳入国际IGS（地理信息系统）网站，国家A级和B级GPS大地控制网的建成，标志着我国具有分米级绝对精度的三维大地控制坐标系统已基本建立，它将成为我国空间技术和空间基础数据、动态实时定位等技术提供一个精确可靠的参考系。此外，中国国家A级和B级GPS大地控制网中大部分点位，均用水准进行了联测，以确定它们的正常高。同时不少网点也和原有的用经典方法测定的大地点和沿海的验潮站等进行了联测。所有这些将成为我国地壳运动监测，中国局部大地水准面的求定、新老

国外卫星导航应用产业发展研究报告

国外卫星导航应用产业发展研究报告 一、全球卫星导航应用产业概况 经过近二十年的发展，北美、欧洲及日本卫星导航应用市场逐渐走向成熟，2010年后，全球民用卫星导航市场进入了平稳发展期，年复合增长率10%左右。对位置服务、交通运输、测量测绘与农业GNSS应用（本报告不包括金融、网络、电力等授时应用）的统计与研究表明，2013年全球民用卫星导航应用市场规模已经超过2200亿欧元（约2800亿美元），至2022年将达到3500亿欧元（约4460亿美元），全球在用卫星导航设备有望达到70亿部。 虽然，卫星导航民用市场的规模早已远远超过了军用市场，2013年全球军用卫星导航市场的规模不超过12亿美元，不足民用市场的0.5%。但其重要军事空间系统的角色不会改变。

图3 2012～2022年累计核心市场的收入份额 凭借技术与先发优势，美国一直处于卫星导航应用产业的领先或主导地位，是全球卫星导航应用基础设施最完善、应用最广泛、市场最成熟、技术水平最高的国家，形成了完整的卫星导航应用产业链，是全球卫星导航应用发展的最大受益者，也是卫星导航应用产业发展最重要的推动力量。 欧洲是全球卫星导航应用的第二大市场，其产业的规模与技术水平仅次于美国，是卫星导航应用发展的重要推动力量。在卫星导航芯片、模块、整机、软件及行业应用领域均具有可与美国媲美的能力。伽利略全球导航卫星系统的发展使欧洲卫星导航应用获得了获得了欧盟各国政府的全面支持，完整的卫星导航应用产业链基本形成。 俄罗斯是最早完成全球导航卫星系统建设的国家之一，但是因对卫星导航应用与产业的重视不足，2000年前，俄罗斯卫星导航应用产业几乎是一片空白。进入21世纪，特别是南奥塞梯战争后，卫星导航应用受到了俄政府的高度重视，加大了资金投入，卫星导航应用产业的发展全面启动。

全球四大卫星定位系统

全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时

标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 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，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，

全球卫星导航定位行业分析报告

全球卫星导航定位行业分析报告 一、全球卫星进展概况 卫星导航定位技术指利用全球卫星导航定位系统所提供的位置、速度及时刻信息对各种目标进行定位、导航及监管的一项新兴技术。与传统的导航定位技术相比，由于卫星导航定位技术具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时的特点，已成为人类活动中普遍采纳的导航定位技术。因此，全球卫星导航定位系统一经问世，在市场需求的牵动下专门快就深入到各国军事、安全、经济领域的方方面面，使航空、航海、测绘、机械操纵等传统产业的工作方式发生了全然的改变，开拓了移动位置服务等全新的信息服务领域，并迅速进展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业。 以美国GPS为代表的卫星导航定位产业差不多成为当今国际公认的八大无线电产业之一。在人类信息社会中，有80%以上的信息与“位置”和“时刻”有关，在卫星导航定位技术出现以后，它能够迅速将位置、时刻信息数字化，进入互联网和各行各业的信息应用系统，被人们所使用。 目前世界上投入正式运行的卫星导航定位系统有美国的GPS 系统、俄罗斯的Glonass系统和我国的北斗卫星导航定位系统。

其中GPS的应用最为广泛，占到全球应用的95%以上。鉴于民用需求的巨大与旺盛，为了摆脱对美国GPS系统的依靠，打破美国对全球卫星导航产业的垄断，欧盟在2002年提出建设Galileo 系统，俄罗斯则打算在2010年全面恢复Glonass系统，我国在2006年对外公布建设我国新一代北斗卫星导航定位系统，卫星导航定位产业步入了一个多系统并存、多技术融合的进展新时期。 我国的卫星导航定位应用是在全球卫星导航定位系统逐步开放、透明的大环境下，通过学习、引进、消化、汲取再创新的方式进展起来的。美国的GPS系统在20世纪80年代建设初期是一个严加保密的纯军事系统。随着全球政治格局和经济一体化的进展，其已从最初的“军用为主、民用为辅”进展到“强军护民、以民养军”的新时期。美国GPS政策的每一次开放调整，都有力地推动了本国及全球卫星导航定位产业的市场进展。随着卫星导航定位在我国应用领域的不断拓展和深入以及自主的北斗卫星导航定位系统的建设，使我国在卫星导航定位系统技术和导航信号处理技术、卫星导航定位芯片技术和板卡、高精度接收机产品等方面取得重大突破，积存了应用经验，卫星导航定位技术与产品已呈现自主创新，集成创新，引进、消化、汲取再创新的多元

星敏感器国内外研究现状

星敏感器国外研究现状 国外星敏感器研究及应用已有近50年的时间。到目前为止，至少有三代产品在航天器上得到应用。第一代为星跟踪器，多采用光电倍增管之类光电元件作为敏感元件；第二代为星图仪式星敏感器，采用电荷耦合器CCD作为敏感元件，以中低性能的CPU为处理器，采用局部天区恒星识别算法；第三代星敏感器相对于第二代的主要进步在于采用了高分辨率成像元件和高性能处理器，提高了姿态确定精度和数据处理速度，增加了自主全天恒星识别功能，同时敏感器的体积、质量和功耗也有大幅度降低。表1为国外部分星敏感器指标。 表1 国外部分星敏感器指标 质量功耗测量精度数据更新率国别厂家及产品名 称 美国HDOS公司 2.7kg 11w 24"10Hz 3kg 8.5w 15"(3σ)10Hz 法国SODERN公司 SED26 1.5kg 7.6w 1",9"(1σ)1Hz 丹麦丹麦理工大学 ASC 意大利GA公司A-STR 3.05kg 10w 12",27"(3σ)10Hz 20世纪90年代初，随着大规模集成电路技术和CMOS加工工艺技术的日趋成熟，出现了采用CMOS工艺的动态像元星敏感器APS。目前欧美一些机构已率先开始采用APS作为探测元件，研制体积更小、功耗更低的星敏感器。欧空局的小卫星姿态敏感器项目就是为了促进和试验小型化姿态敏感器的一些新项目，其中采用了512×512动态像元敏感器（APS）、高集成度多芯片模块（MCM）电路等。其试验模型仅重270g，体积约为62mm×53mm×53mm（未计及盖子和处理器部件），功耗2.4w（带处理器时增加到5w）。实验证实，该星

跟踪器当更新速率为10Hz时，在20°×20°视场中对5等星的测量精度和噪声等效角都优于1"(2 )。这类新型星敏感器正代表了现代星敏感器不断小型化、轻型化、低功耗、高实时性的发展趋势，特别是在减少体积、重量、功耗方面，有了重大飞跃。 20世纪70年代，美国最早将星敏感器应用于航天器上。1989年，苏联将其用在和平号空间站上。联邦德国、法国和日本也先后使用星敏感器测量航天器姿态。 星敏感器国内研究现状 我国进行星敏感器技术研究已有20多年。主要研究单位有中科院成都光电所、中科院长春光机所、北京航空航天大学等。我国第一代星敏感器已于2000年9月和2002年10月两次随卫星发射入轨，作为姿态确定系统当备份使用。这一代星敏感器相当于国外第二代星敏感器，具有局部天区恒星识别功能。随后我国也陆续开展了第二代、第三代星敏感器的研究。我国的第二代星敏感器相当于国外第三代星敏感器，具有自主全天恒星识别功能，而且在减小体积、功耗方面有了很大进步。我国的第三代星敏感器为CMOS星敏感器，北京航空航天大学研制的CMOS星敏感器获得2007年国家技术发明一等奖。

全球四大卫星导航系统对比

简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫

星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定

星敏感器基本原理及研究现状与发展趋势.

星敏感器基本原理及研究现状与发展趋势 0 引言 星敏感器是以恒星为参照系，以星空为工作对象的高精度空间姿态测量装置，通过探测天球上不同位置的恒星并进行解算，为卫星、洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准，并且与惯性陀螺一样都具有自主导航能力，具有重要的应用价值。 星敏感器的研究发展与应用已历经半个多世纪，随着新材料，新器件的出现和工艺技术的进步，精度提高，功耗减小，成本降低，应用领域日益广泛的新型星敏感器不断推出。因此，及时收集整理分析比较国外星敏感器的信息，有利于国内有关姿态测量控制技术的发展。 1 星敏感器研究现状 1.1 应用于卫星等空间飞行器的星敏感器 星敏感器空间适用性好，且成本较高，因此传统上多用于卫星等空间飞行器的定姿。 1.1.1 基于CCD图像传感器的星敏感器 电荷耦合器件(CCD)体积小，重量轻，功耗低，耐冲击，可靠性高，像元尺寸及位置固定，对磁场不敏感，适合空间应用需要，自70年代中期美国率先研发出基于CCD的星敏感器后，一直作为主流的图像传感器应用于星敏感器。 （1）德国Jena-Optronik 的ASTRO 系列 该公司的第一款星敏感器是ASTRO 1，1984 年研制，1989年应用于MIR(和平)空间站上。其后的ASTRO 5是全自主星敏感器，重量轻、功耗小、价格便宜，但横滚轴精度较差，需要两枚同时工作以提高精度。ASTRO 10 为分体式结构，电子模块与光敏模块分离，主要应用于近地轨道的各类卫星(SAR-Lupe，TerraSAR，DARPA’s Orbital Express,我国的HJ-1 与FY-3等)。ASTRO 10 集高精度低功耗低重量低成本等优点于一身，是全自主式星敏感器。主要特点是：内置星表，无须先验知识定姿，遮光罩的遮光角可以自定。自主温控或者由飞行器控制。电子模块和敏感器头部相互独立，依靠电缆连接，便于在飞行器上的安装与调整。电子接口可选。可靠性高，在轨寿命长，抗辐射性能好。ASTRO 15 (图1)是Jena-Optronik目前最先进的自主式星敏感器，具有高度的可靠性、耐用性和广泛的适用性。被波音公司选定为Boeing 702 platform卫星的标准配置。同ASTRO 10相比，ASTRO 15 尺寸重量增大，视场基本不变，观星能力增强，单星精度提高，定姿时间缩短。 图1ASTRO 15 星敏感器

全球四大卫星导航系统

全球四大卫星导航系统 美国GPS系统 目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。 俄罗斯格洛纳斯系统 格洛纳斯是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种意义上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元，于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。格洛纳斯是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。 欧洲伽利略系统 伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1米。 计划中的伽利略系统由30颗卫星组成。2005年12月28日，首颗实验卫星Glove-A发射成功，第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。 中国北斗系统 北斗全球卫星定位导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供开放服务和授权服务两种模式。根据系统建设总体规划，2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 2011年4月10日，我国成功发射第八颗北斗导航卫星，标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成，我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。从当初的“最高机密”，到今日向民用市场推广，北斗计划已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成了白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统(即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星)，经一段时间在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。今明两年，我国还将陆续发射多颗组网导航卫星，完成北斗区域卫星导航系统建设，满足测绘、渔业、交通运输、气象、电信、水利等行业，以及大众用户的应用需求。 中国卫星导航系统管理办公室负责人冉承其介绍，目前，北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进第一步，2003年建成北斗导航试验系统。系统由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成，可为我国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务，已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域，经济和社会效益显著。第二步，2012年左右，将建成由10余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统，具备覆盖亚太地区的服务能力，采用无源定位体制，具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。第三步，2020年左右，建成由30余颗卫星组成，覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，系统性能达到同期国际先进水平。 北斗卫星导航系统除了能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还保留了北斗卫星导航试验系统的短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是我国经济社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。

北斗卫星导航应用产业发展规划

湖北省北斗卫星导航应用产业发展规划 北斗卫星导航应用产业（以下简称北斗产业）是以卫星导航和地理空间信息为基础、以具有时空特征标识的各类数据为资源、以面向市场需求提供智能化服务产品为主要特征的战略性新兴产业。 随着全球信息技术特别是利用时空标识的信息技术不断创新，新产品、新服务、新业态大量涌现，不断激发新的消费需求，成为日益活跃的消费热点，市场发展潜力巨大。以基于位置的智能化服务为切入点，大力发展北斗产业，能有效拉动需求，加快居民消费升级，是一项既利当前又利长远、既稳增长又调结构的重要举措。 为促进我省北斗产业快速发展，根据《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》、《国家战略性新兴产业发展规划纲要》、《国家卫星导航产业中长期发展规划》，结合我省实际，编制本规划，规划期为2014年—2020年。 一、发展现状与面临形势 北斗卫星导航系统于2012年完成组网，实现亚太地区全覆盖并正式投入使用，2012年12月27日，我国正式公布北斗ICD文件，拉开了北斗产业化、全球化帷幕。目前在我国已形成五大有明显特征的发展区域，其中，以北京为中心的环渤海地区，依托国家部委、相关研究院所集中的优势，开始形成以引进技术设备、重大装备制造为主的产业格局；以西安为主的川渝陕地区，主要依托所在地航天、航空部门的技术、设备、人才等优势，发展以卫星零部件制造为主的产业格局；以上海、南京为主的长三角地区，利用资金、市场等优势，发展以芯片制造、天线制造为主的产业格局；以广州、深圳、中山为主的珠三角地区，依托区位、资金、机制等优势，发展以引进、组装、制造卫星导航终端产品为主的产业格局。 以我省为主的中部地区，依托测绘地理信息领域拥有的人才和技术优势，形成了以武汉为中心的高精度定位服务和地理信息采集、处理、分析等为主的产业发展格局，是全国五大区域中同时拥有人才优势、技术优势、产业优势的重要区域。 2012年，全国卫星导航与地理信息相关产业的总规模是2000亿元（国家测绘地理信息局统计），据我省不完全统计产值达到190亿元。由于我省人才

全球四大导航系统

全球四大卫星定位系统 目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的"伽利略"系统、和中国的北斗卫星导航系统。 一、美国GPS长期垄断 美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。GPS原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS"收获颇丰"。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号--也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个"大概"。在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。 2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号："斩首行动"；4月，一架B-1B"枪骑兵"轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。 二、俄罗斯GLONASS（格洛纳斯）系统 "格洛纳斯GLONASS"是俄语中"全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE"的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。1995年俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。它也由24颗卫星组成，原理和方案都与GPS类似，不过，其24颗卫星分布在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。每颗卫星都在19100千米高、64.8°倾角的轨道上运行，轨道周期为11小时15分钟。地面控制部分全部都在俄罗斯领土境内。俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达1米，速度误差仅为15厘米/秒。如果必要，该

全球卫星导航系统的发展现状

0.引言 GPS的投入运行对当今社会经济、军事产生了革命性影响，各个国家对它的依赖性不断加大。同时，为了避免受制于人，各国纷纷研制自己的全球卫星导航系统。紧随美国之后，俄罗斯建成了GLONASS 系统，但由于资金长期短缺以及其他种种原因，导致在轨工作卫星曾大量空缺，不能提供全天候、全球性的定位服务。而欧盟正在开发的伽利略(GALILEO)卫星导航系统是一个独立的，性能优于GPS，与现有全球卫星导航系统具有互用性的民用全球卫星导航系统。争奇斗艳的全球卫星导航定位系统将会给当今的信息社会带来深远的影响。 1.美国GPS的发展现状 1.1GPS导航定位原理GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的以卫星为基础的无线电导航定位系统。它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。 GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。GPS 空间星座部分由24颗GPS卫星（含3颗备用卫星）组成，卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上，轨道平均高度约为20200km。每颗GPS卫星发射两个载波(1575.42MHz/L1和1227.60MHz/L2)信号，在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文，供用户接收机使用。地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监控站组成，其主要功能是采集数据、编算GPS导航电文及系统维护等。用户设备是实现GPS卫星导航定位的终端设备，由GPS接收机硬件和数据处理软件组成，它通过接收并处理GPS卫星信号，可得到用户的时间、位置、速度等参数[1][2]。 1.2GPS自身的缺陷 现行的GPS系统存在如下的缺陷：BlockⅡ（BlockⅡA）GPS卫星信号的强度极其微弱（天顶运行的GPS卫星的信号强度仅有3.5E-16W），几乎淹没于背景噪音之下，并能被建筑物等阻挡物反射，产生多路径效应。 调制于L1载波上的C/A码和P码都位于L1的中心频带，易于受到人为干扰。通常情况下，对P码的捕获和跟踪是通过先捕获C/A码和巧用Z计数的方法实现的。这样，如果人为地干扰C/A码的接收，也就等效于P码受到干扰。 民间用户难以同时获得L1-P码伪距和L2-P码伪距，无法实现GPS双频观测的电离层效应距离偏差改正，限制了GPS单点定位精度的提高。 GPS的系统组成和信号结构都不能满足当前的需要。例如：在高纬度地区，严重影响导航和定位，在中、低纬度地区，每天总有两次盲区、每次盲区历时20～30分钟，盲区时，PDOP值远大于20，给导航和定位带来很大的误差。 为确保导航定位的精度，GPS的卫星导航电文必须每天更新一次，地面监控系统担负着编算和注入导航电文的重要任务，一旦地面监控系统受到破坏，军用和民用用户都不能得到高精度的GPS导航定位服务。 1.3GPS现代化的举措[3] 针对上述情况，GPS执行委员会(IGEB)、GPS顾问委员会(GIAC)和导航学会(ION)召开多次国际会议，讨论GPS现代化的问题。根据GPS 执行委员会有关资料，GPS现代化的主要措施主要有： 取消了GPS SA政策，给民用用户带来了明显的效益。 发射BlockⅡR卫星更换BlockⅡ/ⅡA卫星。与BlockⅡ/ⅡA卫星相比，BlockⅡR卫星在功能上有如下扩充：在L2载波上增设C/A码（或L2C码）；在L1和L2载波上各增设一个军用伪噪声码（M码）；可根据指令增强L2载波上的P（Y）码、L1载波上的P（Y）码和C/A的功率。BlockⅡR-M卫星的功能更进一步加强：能作卫星之间的距离测量；能在轨自主更新和精化GPS卫星的广播星历和星钟A系数；能进行星间在轨数据通讯，在无地面监控系统干预的情况下，可进行自主导航。 发射BlockⅡF卫星。BlockⅡF卫星除具有BlockⅡR卫星的全部功能外，还在保护波段增加第三民用信号L5（1176.45MHz），并增加了卫星间的数据通道。到2008年6月，GPS在轨卫星共有31颗，其中BlockⅡA卫星13颗，BlockⅡR卫星12颗，BlockⅡR-M卫星6颗。 发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星。目前正在研究未来GPS卫星导航的需求，讨论制定GPSⅢ型卫星系统结构，系统安全性、可靠程度和各种可能的风险。计划在2009年发射GPSⅢ的第一颗实验卫星，2030年完成整个星座的更新。 地面监控系统现代化的措施主要有：给监测站装备数字式GPS 信号接收机和计算机；用分布式结构计算设备替换现有的主计算机；采用精度改善技术建立卫星控制集成网络，完善BlockⅡR卫星的全运行能力；在美国本土（卡纳维拉尔角）增建一个监控站（使监控站增至6个）；在范登堡空军基地建立一个备用主控站；增强BlockⅡR卫星的指令和控制能力。 2.俄罗斯GLONASS的发展现状 2.1GLONASS简介 为了应对美国的全球卫星定位系统GPS，前苏联从上世纪80年代初开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System)，于1995年12月将其发展成为由24颗GLONASS卫星组成的工作星座。该系统也由空间卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。空间卫星星座为21颗卫星分布在夹角为120°的3个倾角为64.8°轨道面上，另外3颗卫星备用。GLONASS通过两个频率发射导航信号，但它的每颗卫星的频率都不相同。 GLONASS可供国防、民间使用，不带任何限制，也不计划对用户收费，并声明不引入选择可用性（SA）。但由于俄罗斯经济困难，卫星的补充和维护得不到保证，GLONASS在轨卫星曾大量空缺（2000年情况最严重时只剩下6颗卫星），破坏了其星座完整程度，致使该系统的可用性大大下降。 2.2GLONASS的恢复和现代化 GLONASS的危机引起了俄方的重视，俄罗斯认识到“出于国家安全战略的考虑，俄罗斯应该使用本国的GLONASS系统，而非美国的GPS或者是欧洲的GALILEO导航系统”。随着经济复苏，俄政府在本世纪初制定了“拯救GLONASS”的补星计划，并决定启动逐步改善和提高GLONASS性能的现代化改造。 补星和现代化计划共分三个阶段：第一阶段为补充新的卫星以满足GLONASS系统正常运行的最低要求。第二阶段为GLONASS－M计划，即研制新的GLONASS－M卫星。新的GLONASS－M卫星搭载了铯钟，增强了信号的稳定性；改善了信号结构，增加了附加信息；安装了滤波器，消除了1601.6MHz~1613.8MHz以及1660.0MHz~ 1670.0MHz频段的信号干扰；与此同时，其寿命也由原来的3年延长至7~8年；该阶段计划达到18颗在轨运行卫星(包括GLONASS卫星 全球卫星导航系统的发展现状 项鑫1刘红旗2李军杰3 （1.中国地质大学<武汉>地空学院湖北武汉430074；2.平顶山煤业集团土建公司河南平顶山467000； 3.河南城建学院河南平顶山467000） 【摘要】GPS现代化计划提出了更新星座和地面系统、增加第三民用信号L5、增加卫星间的数据通道、发射BlockⅢ（GPSⅢ）卫星等措施，GLONASS正在逐步实施补星和现代化计划，GALILEO可望提供六项更优的服务。分析了全球导航定位系统的发展与应用状况，讨论了导航定位信息的融合情况与应用前景。 【关键词】GPS；GLONASS；Galileo；CNSS；信息融合 66

卫星及应用产业发展专项重点领域指引卫星通信应用1

附件1： 卫星及应用产业发展专项重点领域指南 一、卫星通信应用 1.宽带多媒体通信卫星 针对宽带卫星通信在公共教育、专业培训、远程医疗等公共服务领域的应用需求，自主研制我国首颗Ka波段宽带多媒体通信卫星，推进宽带多媒体通信系统建设。 主要技术参数：采用东方红系列卫星平台；Ka波段转发器；系统容量不低于10Gbps；整星功率不低于4000瓦；卫星设计寿命大于12年。 2.卫星移动通信地面系统关键设备 针对我国首次发射的移动通信卫星，研制卫星移动通信系统的信关站、运行监测系统等地面设备，满足S波段卫星移动通信民用地面运营服务要求。 主要技术参数：信关站处理载波数10条；运行监测设备的监测带宽：≥30MHz（前向链路），≥600MHz（反向链路）。 3.运动平台卫星通信应用系统 利用通信卫星资源和高精度卫星跟踪技术，研制满足高速运动要求的卫星通信应用系统，为民航、高铁、舰船等运输系统提供语音、视频、数据等宽带多媒体通信服务，填补

我国在该领域的应用空白。 主要技术参数：具备兼容FDMA、TDMA等多种通信体制的统一网管平台；卫星通信天线对星精度优于0.1°，跟踪精度优于1/10θhp；通信带宽为2Mbps至20Mbps；可应用于高速复杂运动平台。 二、卫星导航应用 4.兼容型北斗导航终端及其组件 基于自主研制的北斗兼容型芯片、模块、高精度天线等核心组件，开发和推广应用北斗兼容型的导航型应用终端、高精度测量型终端、低成本组合导航终端、高精度授时终端，满足车载导航、高精度测量、高精度时间频率同步等典型领域应用需要。 主要技术参数：导航型应用终端：定位精度优于10m，测速精度优于0.2m/s，应用规模超过5万台；高精度测量型终端：RTK定位精度水平方向2cm±1ppm、高程方向3cm±1ppm；低成本组合导航终端：定位精度优于10m，测速精度优于0.2m/s；高精度授时终端：授时精度优于50ns；配套核心组件满足相应终端产品规模化应用需要。 5.智能位置服务应用 针对物流、智能交通、林业生态、城市管理、船舶安全、环境保护、减灾救灾等重点行业以及大众应用，研制基于北斗兼容系统的智能位置服务平台及其终端设备，具有导航定

GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大卫星定位系统的论述之令狐文艳创作

GPS、GALILEO、BDS、GLONASS四大卫星定位系统的论述 一、 令狐文艳 二、基本介绍 ?GPS 数量：由２４颗卫星组成。 轨道：高度约２０２００公里，分布在６条交点互隔６０度的轨道面上。 精度：约为１０米。 用途：军民两用。 进展：１９９３年全部建成，正在实验第二代卫星系统，计划发射２０颗。 ?GLONASS 数量：２４颗卫星组成； 精度：１０米左右； 用途：军民两用； 进展：目前已有１７颗卫星在轨运行，计划２００８年全部部署到位。 ?GALILEO 数量：３０颗中高度圆轨道卫星组成，２７颗为工作卫星，３颗为候补；

轨道：高度为２４１２６公里，位于３个倾角为５６度的轨道平面内； 精度：最高精度小于１米； 用途：主要为民用； 进展：２００５年１２月２８日首颗实验卫星已成功发射，预计２００８年前可开通定位服务。 ?BDS 数量：３颗卫星组成，２颗为工作卫星，１颗为备用卫星； 用途：军民两用； 进展：前两颗分别于２０００年和２００３年发射成功。 二、系统组成 ?空间部分 ?GPS：GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星； 3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低?GLONASS：GLONASS系统采用中高轨道的24颗卫星星座，有21颗工作星和3颗备份星，均匀分布在3个圆形轨道平面上，每轨道面有8颗，轨道高度H=19000km，运行周期T=11h15min，倾角i=64.8°。 ?GALILEO：如下图所示，30颗中轨道卫星（MEO）组成

北斗卫星导航应用产业发展规划

北斗卫星导航应用产业发展规划

湖北省北斗卫星导航应用产业发展规划 北斗卫星导航应用产业（以下简称北斗产业）是以卫星导航和地理空间信息为基础、以具有时空特征标识的各类数据为资源、以面向市场需求提供智能化服务产品为主要特征的战略性新兴产业。 随着全球信息技术特别是利用时空标识的信息技术不断创新，新产品、新服务、新业态大量涌现，不断激发新的消费需求，成为日益活跃的消费热点，市场发展潜力巨大。以基于位置的智能化服务为切入点，大力发展北斗产业，能有效拉动需求，加快居民消费升级，是一项既利当前又利长远、既稳增长又调结构的重要举措。 为促进我省北斗产业快速发展，根据《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》、《国家战略性新兴产业发展规划纲要》、《国家卫星导航产业中长期发展规划》，结合我省实际，编制本规划，规划期为2014年—2020年。 一、发展现状与面临形势 北斗卫星导航系统于2012年完成组网，实现亚太地区全覆盖并正式投入使用，2012年12月27日，我国正式公布北斗ICD文件，拉开了北斗产业化、全球化帷幕。目前在我国已形成五大有明显特征的发展区域，其中，以北京为中心的环渤海地区，依托国家部委、相关研究院所集中的优势，开始形成以引进技术设备、重大装备制造为主的产业格局；以西安为主的川渝陕地区，主要依托所在地航天、航空部门的技术、设备、人才等优势，发展以卫星零部件制造为主的产业格局；以上海、南京为主的长三角地区，利用资金、市场等优势，发展以芯片制造、天线制造为主的产业格局；以广州、深圳、中山为主的珠三角地区，依托区位、资金、机制等优势，发展以引进、组装、制造卫星导航终端产品为主的产业格局。 以我省为主的中部地区，依托测绘地理信息领域拥有的人才和技术优势，形成了以武汉为中心的高精度定位服务和地理信息采集、处理、分析等为主的产业发展格局，是全国五大区域中同时拥有人才优势、技术优势、产业优势的重要区域。 2012年，全国卫星导航与地理信息相关产业的总规模是2000亿元（国家测绘地理信息局统计），据我省不完全统计产值达到190亿元。由于我省人才

全球卫星导航系统原理与应用

第六章全球卫星导航系统原理及应用 第一节卫星定位技术简介 一、概述 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统（GPS）、俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS、正在发展研究的有欧盟的GALILEO系统、中国北斗卫星导航广域增强系统。 全球定位系统（GPS）是众多卫星导航系统之一，GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是：利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用，在物探测量工作中广泛普及及应用。对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距，而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。 随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营，综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统，其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。 二、卫星定位技术的发展 1957年10月4日，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后，人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究，人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代，世界各国争相利用人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。同时，卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展，迅速跨入了一个崭新的时代。 （一）早期的卫星定位技术 卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。卫星大地测量就是利用人造地球卫星为大地测量服务的一门学科。它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星，通过测定卫星位置的方法，来解决大地测量任务，例如测定地面点的相对位置，测定地球的形状和大小等。 早期，人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标，由地面上的观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量，测定测站点至卫星的方向，建立卫星三角网。同时也可利用激光技术测定观测站至卫星的距离，建立卫星测距三角网。通过这两种观测方法，均可以实现地面点的定位，也能进行大陆同海岛的联测定位，解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题，这是常规定位技术望尘莫及的。 1966至1972年期间，美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作下，用卫星三角测量方法测设了一个具有45个测站点的全球三角网，获得了±5m的点位精度。然而，

浅谈卫星应用产业

浅谈卫星应用产业 卫星及应用产业主要包括空间基础设施、卫星应用产业两部分，是基于空间基础设施，将空间资源环境应用于国民经济、社会发展和科学研究等领域所形成的各类技术、产品与服务及产业的统称，包括卫星应用地面设备制造和运营服务。 卫星及应用产业发展现状 21世纪以来，全球范围卫星及应用产业发展非常迅猛，呈现持续快速增长态势。2014年，全球卫星产业的收入为2030亿美元，同比增长4%，高于全球经济平均增速（2.6%）。其中，卫星应用收入占60%以上，卫星制造及发射收入占11%。 多年来，我国卫星及应用产业取得了一系列重要成就，从全球在轨卫星数量来看，我国已位居全球第二位。 我国卫星及应用产业总体规模已超千亿元，发展空间有待进一步拓展。2013年，卫星通信产业规模约在200~300亿元之间，卫星导航和位置服务产业规模达1040亿元，卫星遥感产业规模较小，但融合了导航和遥感的地理信息产业年产值近2600亿元。 ◎卫星通信 2014年，全球卫星通信市场规模达到了1213亿美元，商业卫星通信规模达到1009亿美元，其中卫星电视直播市场规模就达到了950亿美元，固定卫星通信规模达到171亿美元，移动卫星通信规模达到33亿美元。 我国卫星通信先后历经了东方红二号、三号、四号、五号卫星平台，已经形成了涉及固定、中继和直播，覆盖S、C、Ku、Ka频段的通信卫星系列，涵盖从小型到超大型各个通信卫星等级。其中，东三平台作为成熟的中等容量地球静止轨道卫星平台，已用于通信广播、中继、导航和探月等多种卫星；东四平台的性能和质量得到了国内外用户的广泛认可；作为我国自主开发的新一代大型地球同步轨道桁架式卫星平台，东五平台已成功立项，具有“高承载、大功率、高散热、长寿命、可扩展”等特点，已被列入国家“一带一路”战略规划中。 我国卫星通信业务主要类型是固定通信、广播业务和地面设备制造（如图）。与国外发达国家相比，我国卫星通信产业正处于成长期。就卫星通信产业链而言，处于下游的运营服务经济规模相对较大，而地面设备制造企业的经济规模相对较小，具备一定经济规模的企业并不多见。此外，我国卫星电视直播应用与产业化市场仍有待开拓、宽带多媒体卫星尚待发展、移动卫星通信应用需求迫切。 ◎卫星导航