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北斗35颗,GPS24颗,同样覆盖全球有什么区别?

betway88手机版:2018-10-18 点击次数: 编辑:admin
我国北斗覆盖全球是35颗卫星,据了解GPS覆盖全球只需要24颗,这其中的差别除了数量上还有什么差别呢?下面德宝北斗GPS定位器为大家先容!

GLONASS(俄罗斯的全球定位系统)、GPS(美国)、 COMPASS(即北斗,中国)的一部分和Galileo(欧洲)的卫星都运行在地球中轨道(MEO),高度分别为19,100km、20,200km、21,500km 、23222km。别家需要全球覆盖的的卫星数目分别为24、24和27。


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先简单讲讲GPS。GPS需要24颗卫星只是最基本的数目。这个数目可以保证全球每个地方任何时刻至少能看见4颗卫星,通过4个方程可以解出空间三维坐标和时间四个变量。这24颗卫星分布在6个轨道面,每个轨道面有4颗卫星。 GPS系统的接收机都是采用无源定位方式(就是接收机不需要发送信号)。

北斗和伽利略一样用了27颗地球中轨道卫星,一个原因是因为他们的轨道高一些,需要略多数目保证卫星离接收机不太远,另一个主要原因是这些卫星的轨道同GPS不同,只有3个轨道面,每个轨道面9颗,轨道面之间为相隔120°均匀分布。这种分布方式是北斗需要比GPS多3个卫星的原因。

首先,轨道越高,所需卫星总数越少,因为每个卫星覆盖的面积更大。原答案中“需要略多数目保证卫星离接收机不太远”是完全错误的。北斗和 Galileo 会适当增大卫星发射功率以保证地面接收到信号的信噪比,而不是增加卫星数。

其次,GPS 六个轨面,并不一定比北斗和 Galileo 的三轨面设计更优。事实上,四大 GNSS 系统,只有 GPS 用了六轨面,其他三个系统都采用了三轨面。下面这篇论文详细说了为什么 Galileo 选择了三轨面。

最后,我来简单回答一下为何北斗卫星导航系统需要 35 颗卫星才能覆盖全球,而 GPS 只要 24 颗就够了。关键在于如何定义“够”。

在设计 GPS 的时候,“够”的定义是保证地球上任何地点任何时间都可以定位——能看到至少 4 颗卫星。按照这个要求,在六轨面和轨道高度 20,200km 的前提下,只要 21 颗卫星就够了。所以,GPS 选择了 21 工作卫星 + 3 备份卫星的基础星座。同时代的 GLONASS 的设计是三轨面 21 工作卫星 + 3 备份卫星,同样可以保证全球任何时间都能看到至少 4 颗卫星。

在实际运行中(1990 年到现在),GPS 卫星数总是多于 24 颗,很多时候有 32 颗在天上,超过 30 颗可用。这样,地球上很多地方都能看到 8 颗以上卫星(开阔地、无遮挡)。人们发现多出来的卫星可以提高 Geometric Dilution of Precision (GDOP) 进而提高准确度(accuracy),并且可以通过 RAIM (Receiver autonomous integrity monitoring) 提高完好度(integrity)。RAIM 需要至少 6 颗卫星才能有较好的性能。

所以,在设计北斗和 Galileo 时,“够”就不仅仅是任何地点任何时间都可以定位,而是要提供尽可能高的 RAIM 可用性(availability),所以 Galileo 和北斗 MEO 都使用了 27 工作卫星 + 3 备份卫星的星座设计。北斗额外加了 5 颗 GSO 卫星提高亚太地区的性能。(转自网络)

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