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多種全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)比，信號(hào)及頻譜分布

時(shí)間：2020-06-11 09:06:29
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[導(dǎo)讀]GLONASS系統(tǒng) 俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和美國(guó)的GPS系統(tǒng)類似，也是一種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)共有24顆衛(wèi)星，分布在3個(gè)軌道，每個(gè)軌道上有8顆衛(wèi)星，軌道高度19100 km。 圖1 GLONASS 衛(wèi)星星座 GLONASS系統(tǒng)也擁有軍用碼和民用碼兩種PRN碼，定位精度與GPS系統(tǒng)相當(dāng)。其


GLONASS系統(tǒng)


俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和美國(guó)的GPS系統(tǒng)類似，也是一種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)共有24顆衛(wèi)星，分布在3個(gè)軌道，每個(gè)軌道上有8顆衛(wèi)星，軌道高度19100 km。

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圖1 GLONASS 衛(wèi)星星座

GLONASS系統(tǒng)也擁有軍用碼和民用碼兩種PRN碼，定位精度與GPS系統(tǒng)相當(dāng)。其中C/A碼碼速率為511 kHz，碼長(zhǎng)511，碼周期1 ms；P碼速率5.11 MHz。不同的是，GLNOASS系統(tǒng)各衛(wèi)星使用相同的PRN碼，采用頻分多址的方式進(jìn)行區(qū)分。各衛(wèi)星的頻率為：
                                              
多種全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)比，信號(hào)及頻譜分布

k = 1, 2, 3……, 24為衛(wèi)星編號(hào)。L1頻段GPS信號(hào)與GLONASS信號(hào)頻譜分布如圖2所示。

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圖 2 GPS和GLONASS信號(hào)L1頻段頻譜分布

GLONASS信號(hào)地面強(qiáng)度為-161~-155.2dBW。
GLONASS系統(tǒng)最初的衛(wèi)星壽命過(guò)短，加上蘇聯(lián)解體造成資金缺乏，至2005年7月，系統(tǒng)只有10顆可用衛(wèi)星?，F(xiàn)在GLONASS系統(tǒng)也進(jìn)行了現(xiàn)代化升級(jí)，發(fā)射了新型的長(zhǎng)工作壽命衛(wèi)星，增發(fā)了L2 C/A信號(hào)。

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 GALILEO系統(tǒng)


GALILEO系統(tǒng)由歐盟各國(guó)推出，系統(tǒng)總共包含30顆衛(wèi)星，均勻分布在3個(gè)軌道上，軌道高度23000 km，運(yùn)行周期14h 4min，軌道傾角56°。GALILEO系統(tǒng)也采用PRN碼進(jìn)行定位，與GPS系統(tǒng)兼容但又獨(dú)立于它。GALILEO系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是多載頻、多用戶、多服務(wù)。

GALILEO系統(tǒng)主要包括10個(gè)信號(hào)，位于4個(gè)頻段。

1）E5頻段：頻率范圍1164~1215 MHz，包含E5a和E5b兩個(gè)頻段，每個(gè)頻段各包含2個(gè)信號(hào)，調(diào)制方式為AltBOC(15，10)，碼速率為10.23 MHz，最小信號(hào)接收功率為-155dBW。該頻段主要提供公開(kāi)服務(wù)（Open Service，OS）和生命安全服務(wù)（Safety-of-Life，SOL）。

2）E6頻段：頻率范圍1215~1300 MHz，包含3個(gè)信號(hào)，調(diào)制方式是BPSK，碼速率5.115 MHz，最小信號(hào)接收功率為-155 dBW。該頻段主要提供公共特許（Public Regulated Service，PRS）和商業(yè)加密服務(wù)（Commercial Service，CS）。

3）E2-L1-E1：頻率范圍1559~1591 MHz，包含3個(gè)信號(hào)，中心頻率1575.42 MHz用于兼容GPS。E1頻段覆蓋范圍1587~1591 MHz，調(diào)制方式為BOC(1，1)，碼速率1.023 MHz，最小信號(hào)接收功率為-157 dBW，主要提供公開(kāi)服務(wù)和生命安全服務(wù)。E2頻段覆蓋范圍1559~1563 MHz，主要提供公共特許服務(wù)。

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圖 3 GALILEO信號(hào)頻譜分布
GALILEO系統(tǒng)信號(hào)的頻譜分布如圖3所示。

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北斗系統(tǒng)


北斗系統(tǒng)是我國(guó)為了擺脫美國(guó)技術(shù)壟斷，防止在國(guó)防、軍事等重要國(guó)家安全領(lǐng)域受制于人而自主研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。采用CGS2000坐標(biāo)系，在亞洲范圍內(nèi)擁有更好的定位精度。

北斗系統(tǒng)計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成，擁有地球靜止軌道（GEO），中軌道（MEO）和地球傾斜軌道（IGSO）三個(gè)軌道。

2009年7月，中國(guó)公布了新的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)方案，新體制信號(hào)集中在B1、B2和B3三個(gè)工作頻段上，每個(gè)導(dǎo)航信號(hào)上均正交調(diào)制了普通碼和精密碼兩種偽碼，頻譜分布如圖4所示。導(dǎo)航電文中除了廣播星歷等參數(shù)外，還在GEO衛(wèi)星上廣播廣域差分信息。

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圖 4北斗信號(hào)頻譜分布
 

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 系統(tǒng)對(duì)比 


對(duì)比主要的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)各系統(tǒng)之間具有一些相似性。

1）星座類似，均有24~30顆衛(wèi)星組成，實(shí)現(xiàn)全球覆蓋；
2）工作頻率類似，均工作在L波段，頻率在1164~1610 MHz范圍內(nèi)；
3）采用PRN碼進(jìn)行測(cè)距定位，有粗碼和精碼兩種碼。碼速率越高，定位精度越高，信號(hào)帶寬越寬。
4）信號(hào)發(fā)射功率相近，信號(hào)最小接收功率在-161~-150dBW之間。
5）極化方式相同，發(fā)射信號(hào)均采用右旋圓極化方式。

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