2.9 卫星导航定位系统

2007年，联合国将美国GPS、中国北斗、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略确定为全球四大导航系统。

1．GPS

美国自1973年开始研究GPS卫星导航系统，其发展经历了若干个阶段。1973—1979年为概念构思分析测试阶段。1980—1989年为系统建设阶段。1990—1999年为系统建成并进入完全运作能力阶段，1993年实现24颗在轨卫星满星运行，分布在6个轨道面上，保证在地球的任何地方可同时见到4～12颗卫星，使地球上任何地点、任何时刻均可实现三维定位、测速和测时。2000年后为GPS现代化更新阶段。为了提高卫星定位精度和覆盖范围，美国不断提高卫星的数量，截至2014年10月，美国GPS在轨卫星为30颗，其中Block IIA卫星3颗，Block IIR卫星12颗，Block IIR（M）卫星7颗，Block IIF卫星8颗。

美国GPS卫星导航系统定位服务分为标准定位服务和精密定位服务。标准定位服务先前仅提供L1C/A信号。为了迎合美国GPS卫星导航系统现代化进程，2014年4月，美国空军宣布在继续提供L1C/A信号的同时增加提供L2和L5频点无线电信号。L2和L5分别是美国第二代和第三代标准定位服务信号。美国GPS卫星导航系统采用WGS84坐标系统。根据美国联邦航空管理局的数据显示，其标准定位服务水平面误差为3.5m、垂直误差为3.6m。利用其他扩展设备，GPS卫星导航系统的定位精度可以在几厘米以内。

2．格洛纳斯

苏联自1976年开始组建格洛纳斯卫星导航系统，后由俄罗斯继续跟进。1995年，建成由24颗卫星组成的卫星星座，第一次实现全球覆盖。但由于格洛纳斯卫星平均在轨道上的寿命较短，在随后的时间里，格洛纳斯卫星导航系统在轨可用卫星数量较少，不能独立组网。2011年，格洛纳斯卫星导航系统第二次实现全球覆盖，共有31颗卫星在轨。

3．伽利略

2002年，欧盟批准建设伽利略卫星导航系统，整个系统的建设分为两个阶段。第一阶段是在轨测试，包括两颗试验卫星和一个由4颗运行卫星组成的卫星星座。2005年发射了第一颗实验卫星GIOVE-A，2008年底再次发射一颗实验卫星GIOVE-B。2011年10月，欧洲航天局（空间局）发射了2颗运行卫星并成功送入第一轨道面，随后又于2012年10月，发射2颗运行卫星并成功送入第二轨道面。第二阶段是全面部署阶段。截至2015年，又发射了14颗卫星，与先前发射的4颗运行卫星形成初步运行系统。2020年之前，继续再发射12颗卫星，届时形成由30颗卫星组成的卫星星座。

伽利略卫星导航系统是全球首个基于民用的全球定位系统。根据欧洲航天局（空间局）发布的消息，在轨测试阶段伽利略卫星导航系统的定位精度95%水平面误差为3m、垂直误差为6m。

4．北斗

北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。以独立自主、开发兼容、技术先进、稳定可靠为目标。卫星星座包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。系统以开放和授权两种方式为用户提供服务，开放方式以免费的形式为用户提供定位、测速和授时服务，授权方式则为用户提供高精度、高可靠的定位、测速、授时和通信服务。北斗卫星导航系统的实施分为三个阶段：2000年，建成“北斗一代”实验系统；2012年，具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力；2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。