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测绘科学技术

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论述GPS/GLONASS/GALILEO/COMPASS的系统构成及相互间的差别。

正确答案: GLONASS:由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。
GLONASS星座
GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成,所以GLONASS星座共由30颗卫星组成。27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上,这三个轨道平面两两相隔120度,每个轨道面有8颗卫星,同平面内的卫星之间相隔45度,轨道高度2.36万公里,运行周期11小时15分,轨道倾角56度。
地面支持系统
地面支持系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站(含激光跟踪站)和外场导航控制设备组成。地面支持系统的功能由前苏联境内的许多场地来完成。随着苏联的解体,GLONASS系统由俄罗斯航天局管理,地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了,系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科,遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。
用户设备
GLONASS用户设备(即接收机)能接收卫星发射的导航信号,并测量其伪距和伪距变化率,同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机处理器对上述数据进行处理并计算出用户所在的位置、速度和时间信息。GLONASS系统提供军用和民用两种服务。GLONASS系统绝对定位精度水平方向为16米,垂直方向为25米。目前,GLONASS系统的主要用途是导航定位,当然与GPS系统一样,也可以广泛应用于各种等级和种类的定位、导航和时频领域等。
GPS:由卫星星座、地面控制系统、gps信号接收机。
GALILEO:
GALILEO系统所采用的坐标系统是基于GALILEO地球参考框架(GTRF)的大地坐标系,其几何定义为:原点位于地球质心,Z轴指向IERS推荐的协议地球原点(CTP)方向,X轴指向地球赤道与BIH定义的零子午线焦点,Y轴满足右手坐标系。
COMPASS:由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等3部分构成。
北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”:以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心,各以测定的卫星至用户终端的距离为半径,形成2个球面,用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图,提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。
5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式:开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道卫星,即高度为36000公里的地球同步卫星;5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为:58.75ºE,80ºE,110.5ºE,140ºEand160ºE,提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中轨(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成,提供RNSS信号链路27颗MEO卫星分布在倾角为55度的三个轨道平面上,每个面上有9颗卫星,轨道高度为21500公里。
五大优势:
1.同时具备定位与通信功能,无需其他通信系统支持。
2.覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天候服务,无通信盲区。
3.特别适合集团用户大范围监控与管理,以及无依托地区数据采集用户数据传输应用。
4.独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计,可同时解决“我在哪”和“你在哪”。
5.自主系统,高强度加密设计,安全、可靠、稳定,适合关键部门应用。
差别:
与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625K(MHZ)和L2=1,246+0.4375K(MHZ),所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1=1575.42MHZ和L2=1227.6MHZ。
GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。
GLONASS系统单点定位精度水平方向为16M,垂直方向为25M。
GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨,卫星采用三轴稳定体制,整量质量1400KG,设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止,共发射了80余颗GLONASS卫星,最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。
为进一步提高GLONASS系统的定位能力,开拓广大的民用市场,俄政府计划用4年时间将其更新为GLONASS-M系统。内容有:改进一些地面测控站设施;延长卫星的在轨寿命到8年;实现系统高的定位精度:位置精度提高到10~15M,定时精度提高到20~30NS,速度精度达到0.01M/S。另外,俄计划将系统发播频率改为GPS的频率,并得到美罗克威尔公司的技术支援。GLONASS系统的主要用途是导航定位,当然与GPS系统一样,也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。
从技术和应用前景上看,四大系统各有优劣,如果说GPS胜在成熟,伽利略胜在精准,那么格洛纳斯的最大价值就在于抗干扰能力强,而中国的北斗卫星导航系统的优势则在于互动性和开放性。与GPS相比,伽利略系统在许多方面具有优势,例如其卫星数量多达30颗,其卫星轨道位置比GPS高。伽利略可为地面用户提供3种类型的信号供选择,其中包括免费信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。此外,伽利略卫星定位系统信号的最高精度比GPS高10倍,确定物体的误差范围在1米之内。正如有关专家所说:“如今的GPS只能找到街道,而伽利略却能找到车库的门。”而俄国的格洛纳斯由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位卫星系统。尽管其定位精度比GPS、伽利略略低,但其抗干扰能力却是最强的。中国自行研制生产的北斗卫星导航系统不仅具备在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力,而且在定位性能上有所创新。北斗系统与其他系统最大的不同,在于它不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的位置,特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外,中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。
答案解析:
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