全球四大导航系统横向对比分析

梁静

摘 要：针对现阶段全球四大导航系统各自在技术和应用上体现出的优势，本文进行了简要的分析，从分析对比中，看到我国自主研制的北斗导航系统的自身优势，也看到北斗系统自身的一些问题。

关键词：北斗导航系统；GPS；格洛纳斯；伽利略

随着2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗导航业务的正式发布使用，使我国正式成为拥有自主知识产权的卫星导航定位系统的国家，现阶段全球拥有四大导航系统：美国的GPS全球定位系统、中国的北斗卫星导航定位系统、俄罗斯的格洛纳斯全球导航卫星系统和欧盟的伽利略定位系统。这四大导航系统技术来自于不同的国家，各有优缺点，现阶段市场普遍认为GPS胜在成熟，伽利略胜在精准，俄罗斯的格洛纳斯胜在抗干扰能力强，中国的北斗胜在互动性和开放性好！针对于此，本文将简要分析，使读者对此四大导航系统有更加深入的认识。从而也进一步对我国的北斗卫星导航系统有更进一步的认识和了解。

1 GPS的成熟

GPS全球定位系统是目前唯一覆盖全球的卫星地位系统，该系统由美国政府于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务，无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务和军规的精确定位服务两类。由于美国政府对民用信号的限制，在民用讯号中人为地加入选择性误差以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右。GPS系统拥有如下多种优点：使用低频讯号，纵使天候不佳仍能保持相当的讯号穿透性；全球覆盖率高达98%；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

由于GPS全球定位系统技术的成熟性，所以现阶段全球导航定位市场，GPS终端占据了其中的主要部分，使用率和普及率极高。

2 伽利略胜的精准

伽利略系统是世界上第1个基于民用的全球卫星导航定位系统，系统投入运行后，全球的用户将使用多制式的接收机，获得更多的导航定位卫星的信号，这将无形中极大地提高导航定位的精度，这是伽利略计划给用户带来的直接好处。

伽利略计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度、高可靠性的定位服务，实现完全非军方控制、管理，可以进行覆盖全球的导航和定位功能。伽利略系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作，任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合，来实现定位导航的要求。

伽利略系统可以发送实时的高精度定位信息，这是现有的卫星导航系统所没有的，同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务，如果失败也能在几秒钟内通知客户。与美国的GPS相比，伽利略系统更先进，也更可靠。从数字的对比上看，美国GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约10m长的物体，而伽利略的卫星则能发现1m长的目标。

3 格洛纳斯的强抗干扰能力

格洛纳斯全球定位系统由前苏联在1976年组建，现在由俄罗斯政府负责运营，该系统在发展历程上，经历各种险阻，已经于2011年1月1日在全球正式运行。

格洛纳斯系统由卫星、地面测控站和用户设备三部分组成，目前的系统由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，格洛纳斯系统与GPS的最大不同之处在于卫星发射频率不同。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。而格洛纳斯系统采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。基于这个原因，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。

4 北斗系统的互动性与开放性

北斗卫星导航定位系统是我国自主知识产权的导航定位系统，北斗卫星导航系统现阶段已开始投入使用，为全球客户提供服务，服务类型包括开放服务和授权服务两种方式：开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒；授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

与其他三大导航系统相比，北斗导航系统具有互动性和开放性的优势，互动性主要体现在北斗导航系统提供短报文特色服务上，一般来讲，其他卫星导航系统只是告诉你什么时间、在什么地方，而北斗卫星导航系统除了让你自己知道在什么时间、什么地方之外，还可以将你的位置信息发送出去，使你想告知的其他人获知你的情况。它解决了何人、何事、何地的问题，这就是北斗短信的特色服务，把短信和导航结合，是中国北斗卫星导航系统的独特发明，也是北斗导航系统的互动性所在。北斗导航系统的开放性主要体现在北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。

虽然北斗导航系统在与其他三大导航系统的对比中具有鲜明特点，但是我们也认识到现阶段，北斗系统在存在的一些问题：

⑴系统应用不充分，与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称。北斗系统工作容量可达百万户，而目前注册在线的终端用户却不足千分之一，卫星资源闲置严重。该系统的“快速定位、双向报文通信和精密授时”功能，特别是双向报文通信功能未得到充分应用，该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知。

⑵用户终端设备价格偏高，在市场上无法与GPS系统形成竞争。北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发，在技术应用上有通信功能，应用优势明显，这是北斗系统的优势所在，也是区别于其它三大导航系统的根本所在。但这种体制也使用户终端制造成本增加，加上终端设备用户少，所以目前市场价格偏高，多数用户难以接受。用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上无法与GPS系统形成有效的竞争。

⑶北斗民用市场的自由化和无序竞争，影响了北斗系统应用市场的健康发展。由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准人机制，市场完全是无序的自由竞争，一些企业单位对北斗系统市场认识和估计过于乐观，为早日抢到市场，自发投入不少资金开发北斗民用终端。到目前为止，真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个。有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下.就急于推销自己的产品收回投资，采用低价竞争方式抢占市场，结果是实际运行故障频发用户服务又跟不上，动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心，增加了对北斗系统应用的怀疑情绪，影响了北斗系统健康发展和推广应用。

⑷用户终端设备研制开发滞后，跟不上应用需求。北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设。究其原因，一是用户终端设备研制起步较晚，没有做到与系统建设同步研发；二是用户终端研制难度大；三是国内器件、部件生产基础差。

通过以上对北斗系统存在的一些问题的分析，我们认识到，虽然我国的北斗系统在技术

上和系统功能架构上与其他三大导航系统可以相媲美，但是在系统的应用上还是存在很多的问题，对于这些问题的解决不仅可以促进北斗系统的发展，更可以促进北斗系统在全球卫星导航定位系统应用市场中的地位。

5 总结

通过以上对全球四大导航系统的各自特点分析，我们充分认识到我国北斗系统的优点和存在的问题，如何解决好这些问题，如何将北斗系统的建设和北斗系统应用都做好，是我国科技工作者下一步要思考的问题，将北斗系统的优势真正在应用中发挥出来，才能进一步体现北斗系统的真正价值。

[参考文献]

[1]唐金元，等.北斗卫星导航定位系统应用现状分析.2008，2：26-29.

[2]潘程吉.北斗导航系统在物联网中的应用展望.遥测遥控，2011，6：14-17.

[2]曹冲.全球导航卫星系统竞争格局和发展趋势研究.全球定位系统，2006，3：1-3.