北斗星导航系统与GPS系统比较

来源：网络　2021-12-31 18:37:33

北斗卫星导航系统(BeiDouCompassNavigation Satellite System)是我国自主建设、独立运行，并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。2011年12月27日，该系统开始试运行服务，到2020年左右，北斗卫星导航系统将实现全球覆盖。届时，该系统可在全球范围内为各类用户全天候、全天时地提供高精度、高可靠的定位、导航、授时和短报文通信服务并与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo共同构成全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)。

GPS作为GNSS成员里的老大，是美国国防部批准并由其陆海空三军联合研制的一种全新的军用卫星导航系统。工程研制项目于1973年12月开始启动，历时20年，耗资200亿美元，于1993年完成24颗卫星的星座组网。经过近2年的调试1995年4月27日，美国国防部正式对外宣布，GPS全球定位系统已具备全部运作能力(IOC)。GPS经过30多年的发展，已从Ⅰ代系统升级到现在的Ⅱ代系统，预计2020年前完成Ⅱ代系统24+3颗卫星的星座组网计划。美国计划再用10~20年的时间完成Ⅲ代系统的建设，以最终实现GPS现代化的宏伟蓝图。GPS现代化是美国于1999年1月25日以副总统文告的形式提出的提出的理由有两点：一是在伊拉克战争期间战区GPS信号一度出现了被敌方干扰而无法使用的情况;二是欧盟在1999年提出了Galileo卫星导航系统计划，意在向美国的“太空霸权”发起挑战。GPS现代化的主要目标有两个：一是要强化GPS在现代战争中对美军的保障作用;二是通过对民用GPS技术的改进，保持GPS在全球民用卫星导航领域的霸主地位。为实现以上目标，GPS现代化的主要任务是：① 最大限度地提高军用码的可靠性、保密性和抗干扰能力;② 通过阻止和干扰战区的GPS信号，使敌方无法正常使用，而在战区以外的GPS用户却能更精确、更安全地使用GPS。

北斗卫星导航系统从2004年开始建设，与GPS相比虽然起步较晚，但在卫星的星座--轨道设计、信号频率体制、星载原子钟、高精度伪距测量、精密定轨与时间同步、卫星地面测控等一系列核心关键技术方面，均已超过GPS-Ⅱ的水平，基本上与GPS-Ⅲ相当。

1)北斗卫星导航系统采用由1个地球静止轨道(GEO)、3个倾斜地球同步轨道(IGSO)和3个中圆地球轨道(MEO)组成的混合轨道，卫星数达到35+2颗(2颗备用)，而GPS-Ⅲ采用相同的6个中圆地球轨道(MEO)，卫星数为24+3颗(3颗备用)。北斗系统的混合轨道适合一箭多星发射，而且便于轨道及卫星的维护和管理，而GPS-Ⅲ不具备，北斗卫星在地球上任何地方、任何时间的可见数量和可见时间以及所测卫星的空间几何分布(几何精度因子)均优于GPS-Ⅲ。

2)北斗系统与GPS-Ⅲ均采用3频信号体制，工作频率较为接近，测距码都有粗码(民用码)和精码(军用码)之分，二者的信号功率和抗干扰能力相当，但北斗信号的设计体制要优于GPS-Ⅲ。

3)北斗系统与GPS-Ⅲ的卫星上都装有激光反射镜和铷原子钟，精密定轨精度相当。

4)中国官方宣布北斗系统的定位精度优于10 m，实际上在有效降低卫星星历误差和卫星钟差的前提下，利用双频电离层改正模型对大气延迟进行实时精确的改正后，北斗用户的单点定位精度有望能提高到5 m甚至更高，从而超过GPS-Ⅲ宣称的定位精度为5~10 m的水平。

5)北斗系统在5颗地球静止轨道(GEO)卫星上采用卫星无线电导航(RNSS)和卫星无线电测定(RDSS)的双重体制，不仅能与其他轨道卫星一起提供无源定位服务，还能由这5颗GEO卫星向区域用户提供有源定位、位置报告和短报文通信服务(这5颗GEO卫星还兼有太空基站的作用ツ芟蚯域用户提供精度优于1 m的广域差分服务)ザGPS采用单一的卫星无线电导航(RNSS)体制ニ以只能为全球用户提供导航、定位、测速和授时服务。

6)北斗系统与GPS-Ⅲ具有很强的兼容共用能力，二者的兼容性比较详见表1。

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