中國的BDS，美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，究竟誰更強？

2020-08-28 放鹿的少年

北鬥衛星導航系統（BDS）；全球衛星定位系統（GPS）；全球導航衛星系統（GLONASS）

全球衛星導航系統

全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GNSS），是指能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統。包括一個或多個衛星星座及其支持特定工作所需的增強系統。

截至2019年，只有美國的全球定位系統，俄羅斯的格洛納斯系統，和中國的北鬥衛星導航系統實現了全球性覆蓋。而歐盟的伽利略定位系統則為初期部署階段的全球導航衛星系統，預定最早於2020年才能夠充分的投入運作。另外一些國家，例如法國、日本和印度，也都只是在發展區域性導航系統，而並非全球導航系統。

美國的全球衛星定位系統（GPS）

全球衛星定位系統（GPS），是美國國防部研製和維護的中距離圓型軌道衛星導航系統，軌道高度為20180公裡。可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位、測速和高精度的標準時間。

全球衛星定位系統包括太空中的31顆在軌人造衛星，地面監控系統（1個主控站，4個數據注入站，6個監測站和12個地面天線站）以及作為用戶端的GPS軍用接收機器和智慧型手機等。

全球衛星定位系統的精度：500 ~ 30釐米

全球衛星定位系統的七大特點

  • 全天候運作
  • 全球覆蓋率高達98%
  • 高精度三維定速定點定時
  • 測站間無需進行通訊
  • 快速、省時、高效率
  • 應用廣泛、多功能
  • 可移動定位

俄羅斯的格洛納斯系統（GLONASS）

格洛納斯系統是由蘇聯於1982年研發的衛星導航系統，蘇聯解體後一度喪失大多數衛星及其功能，現由俄羅斯支持維護其運作。格洛納斯系統類似於美國的全球定位系統、歐盟的伽利略定位系統和中國的北鬥衛星導航系統，不過就技術來說略有差異。

格洛納斯系統的在軌人造衛星數共為27顆，其中包括2顆後備人造衛星和一顆正在測驗的人造衛星。

格洛納斯系統的軌道高度為19000公裡，運行周期為11小時15分40秒。

格洛納斯系統與全球衛星定位系統的不同之處

  • 衛星發射頻率：GPS的衛星信號採用碼分多址體制，每顆衛星的信號頻率和調製方式相同，不同衛星的信號靠不同的偽碼區分。而GLONASS採用頻分多址體制，衛星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。基於這個原因，GLONASS可以防止整個衛星導航系統同時被敵方幹擾，因而具有更強的抗幹擾能力。
  • 坐標系：GPS使用世界大地坐標系（WGS84），而GLONASS使用的則是1990年蘇聯官方所制定的PZ-90參考坐標系。
  • 時間標準：GPS系統時與世界標準時間（UTC）相關聯，而GLONASS則與莫斯科標準時間（UTC+3）相關聯。

    • 格洛納斯系統的精度：7.38 ~ 2.8米

    中國的北鬥衛星導航系統

    北鬥衛星導航系統（英語：Beidou Navigation Satellite System，簡稱北鬥系統或BDS）是中華人民共和國自主建設、獨立運行的一個衛星導航系統，能為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。

    北鬥系統至今為止的發展共分為三代，第一代被稱為「北鬥衛星導航試驗系統」，屬於試驗性質，自第二代開始的北鬥系統才被正式稱為「北鬥衛星導航系統」。

    「北鬥衛星導航系統」是這個系統的官方名稱，它是以北鬥七星命名的。「北鬥」的字面意思為「位於北方的鬥」，這是中國古代天文學家給大熊座最明亮的七顆星的命名。歷史上，人們利用這七顆星來找到北極星以確定方向。因此，「北鬥」這個名稱隱含了這個衛星導航系統的目的。


    北鬥衛星導航系統的特點

    • 不同於美國 全球衛星定位系統（GPS） 的四星定位建設方案，北鬥衛星定位系統採用的是「雙星定位」建設方案，能以最小的星座、最少的投入、最短的周期，實現中國衛星導航系統的從無到有。
    • 北鬥衛星導航系統是全球唯一由三種軌道衛星構成的導航系統。（ MEO、GEO、IGSO ）
    • 北鬥衛星導航系統率先提出高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主智慧財產權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案，填補了國內空白。
    • 建立了器部件國產化從研製、驗證到應用一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面，鑄造了北鬥導航系統的「中國靈魂」。北鬥導航衛星單機和關鍵元器件國產化率達到100%。

    北鬥衛星系統的精度：全球地區約360釐米（公共）/ 亞太地區約268釐米（公共）/ 10釐米（加密）

    【 總的來說，三大全球衛星導航系統是各有所長，但是單就精度而言，中國的北鬥衛星導航系統是優於美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統的。】

    2020年對世界來說是多災多難的一年，但對中國航天航空事業來說卻是意義重大的一年。因為在2020年的6月23日，中國成功發射了北鬥衛星系統的最後一顆衛星，標誌著北鬥衛星導航系統全球組網的成功建設。相信不久的將來，會有越來越多的國家使用上中國的北鬥衛星導航系統。

    如今，中國能在世界航天航空領域取得如此輝煌的成績，其根本原因離不開千千萬萬中國航天人對航空航天夢的不懈追求與努力。在此也希望能有更多對航空航天事業懷揣熱血的人投入到中國的航空航天事業裡，大家一起，讓中國的航空航天技術一直屹立於東方之顛，世界之巔。

    【謝謝閱讀】

    文章內容參考：維基百科，百度百科；圖片來源於網絡

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