北斗卫星导航系统COMPASS

北斗卫星导航系统

（一）概述

北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

（二）发展历程

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

（三）建设原则

北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则：

1、开放性。北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。

2、自主性。中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。

3、兼容性。在全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和国际电联（ITU）框架下，使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作，使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

4、渐进性。中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展，不断完善服务质量，并实现各阶段的无缝衔接。

（四）发展计划

目前，我国正在实施北斗卫星导航系统建设。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先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。

（五）服务

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务，加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作，促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用，中国愿意与其它国家合作，共同发展卫星导航事业。

中国的北斗世界的北斗

中国代表团赴奥地利参加联合国GNSS应用国际会议

（北斗网讯特邀记者黄娴记者李玲丽）2011年12月12日至16日，联合国全球卫星导航系统应用国际会议在奥地利维也纳召开。会议由联合国外空司主办。来自全世界27个国家、80余名代表和专家参加了会议。中国派出了由中国卫星导航系统管理办公室及其下属国际合作研究中心、中国卫星导航定位应用管理中心、中国科学院、航天科技集团、北京环球信息应用开发中心、北京航空航天大学等单位代表组成的代表团，共10人出席了会议。

此次会议是联合国外空司空间应用计划（SAP，Space Application Program）的重要组成部分，主要目的是纪念和庆祝联合国十年来为促进GNSS应用开展的一系列活动和取得的成果。会议日程包括开幕式、专题报告、大会讨论、分组讨论和闭幕式等部分。其中，专题报告设“促进GNSS 可持续发展的政策与战略”，“国际倡议活动和经验”，“国家及区域国际倡议活动和经验”，“GNSS 参考站系统和服务”，“空间气象与GNSS”，“GNSS领域的能力建设、培训和教育”，“基于GNSS 的应用领域”等七个专题。

中国卫星导航系统管理办公室高为广高级工程师在“促进GNSS可持续发展的政策与战略”

报告环节作了题为“北斗卫星导航系统发展”的主题报告，从发展路线、系统现状、应用服务、国际合作、政策举措等方面全面介绍了北斗系统建设、应用和发展，同时也对各国代表明年到北京参加ICG第七届大会表示欢迎，得到了与会代表的关注。

中国卫星导航系统管理办公室国际合作研究中心董绪荣教授在“国际倡议活动和经验”报告

环节作了题为“国际GNSS监测和评估服务（international GNSS Monitoring & Assessment Service，iGMAS）和北斗/GNSS系统应用演示和体验活动（BeiDou/GNSS Application Demonstration & Experience Campaign，BADEC）”的主题报告，围绕北斗系统将向我国及周边地区提供试运行服务，介绍了中方倡导的iGMAS和BADEC活动的情况及相关安排。

北京航空航天大学国际学院翁敬农副院长在“国家及区域倡议活动和经验”报告环节作了题

为“北航空间技术应用卫星导航方向课程体系和对ICG信息中心建设的设想”的主题报告，介绍了北航在空间技术应用国际教育领域所做工作和取得的成绩，以及北航空间技术应用研究生项目专项卫星导航方向的课程体系，为下一步申请成立ICG信息中心创造了条件。

会间，中方代表与美国、欧洲、日本、俄罗斯、巴基斯坦、泰国、克罗地亚等国家和地区的代表开展了广泛交流，就双方感兴趣的问题交换了意见，并就2012年11月将于北京召开的全球卫星导航系统国际委员会（ICG）第七届大会筹备的相关工作情况与ICG执行秘书处官员进行了沟通。

中国卫星导航系统管理办公室高为广高级工程师作主题报告

中国卫星导航系统管理办公室国际合作研究中心董绪荣教授作主题报告

北京航空航天大学国际学院翁敬农副院长作主题报告

参会代表与ICG执行秘书处官员沟通

内江市48辆校车将陆续安装卫星定位系统

12月10日，记者从内江市市中区召开的全区校车整治工作会上获悉：为进一步规范辖区内校车的管理，杜绝涉及校车的重大道路安全事故发生，保证广大师生的乘车安全，市中区将在未来两周内为48辆校车安装GPS卫星定位系统。

内江市市中区共有44家校车使用单位，拥有校车48辆。从12月12日起，市中区就将采取强制性措施，陆续为这48辆校车安装GPS卫星定位系统。对于拒不安装此系统的车辆，一律不得再作为校车使用。

据内江市市中区教育局一负责人介绍，GPS卫星定位系统具有“卫星定位、限速、监控”等功能。安装运行后，不仅相关管理部门能随时了解到校车的运行情况，在一旦发现校车有交通违法行为或紧急情况时，还可及时利用卫星报警。同时校车运行也随时受到监控，一定程度上提高校车运行过程中的风险防范力度。

在校车安装GPS卫星定位系统期间，市中区还要求拥有校车的乡镇中心校，每天派人跟车监督辖区内小学、幼儿园的上路情况，做到每车一人。如发现校车有超速、超员、酒后驾驶等违法行为，及时制止，并及时上报。

北斗网注：美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲GALILEO系统和中国北斗卫星导航系统是全球导航卫星系统委员会（ICG）确定的四大全球导航卫星系统核心供应商。

济宁营运船舶将陆续安装GPS卫星定位监控系统

18日记者在济宁市港航局获悉，当日济宁港航综合管理信息平台正式启动，济宁市数千艘营运船舶正在陆续安装GPS系统。

“随着经济社会的不断发展，信息技术已成为港航业提升管理和服务水平的必要手段。”济宁市港航局负责人表示，济宁是水运大市，本地注册货船已达到七千余艘，加上外地过往商船，每年本地港口有近万艘货船过往。随着港航事业的迅速发展，原有的管理模式已无法适应现在的工作环境。信息平台建立后,利用GPS船载终端可实现对船户的面对面服务。

记者了解到，济宁港航综合管理信息平台包含规费征收、船闸调度、应急管理等基本模块。其中,规费征收系统实现了船舶基础资料共享和票据信息化管理，改变了过去十多年来无论严冬

酷暑，登船丈量的人工作业方式；船闸调度系统实现了船闸“一站式”服务，船员可在船闸远调站一次性办理报到登记、办卡、交费等业务，不再需要在闸室内爬上爬下，在闸区多次往返，缩短了过闸时间，从而提高了船舶运行效率；应急管理系统通过船舶GPS定位和电子地图，实现了对船舶、航道、船闸的实时监控,提高了巡航救助和应急快速反应能力。

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广州万辆公车安装GPS定位系统和身份识别系统工作全面铺开

在公务车上安装卫星定位系统（GPS）和身份识别系统（FRID）车载终端，车辆位置、历史轨迹、用车人信息一目了然。这项肇始于广州市黄埔区的“科技、管理、服务”三位一体的公车管理新模式，如今已全面铺开至广州全市范围。

广州市纪委日前透露，截至今年9月底，广州市党政机关约1万辆公务车已完成GPS定位系统和身份识别系统安装，公务车监控系统也随即正式启用。

用科技手段监控公车

早在2010年8月，广州黄埔区作为公车改革首批试点单位，最早在公务车上安装GPS定位系统和身份识别系统，并将公务用车管理纳入纪检监察部门的电子监察系统。

除特种车辆及环卫、绿化车辆外，黄埔区财政全额保障的党政机关、参照公务员管理单位，具有行政职能事业单位和各街道办事处，共388辆公务车全部安装完成这一电子监控系统。

如此一来，从公务车监控平台就可以随时查询目标车辆的精确位置、历史轨迹等信息。系统还要求用车人在使用公务车辆时，须在车载终端插入记录其身份信息的电子证件，做到既管车又管人。通过这些手段，设在纪委监察局的后台监控人员就可随时发现公车私用现象，也可以保存资料。

广州市黄埔区纪委有关负责人表示，通过给公务车加装GPS定位系统和身份识别系统，以重点解决民众普遍关注和反感的公车私用等问题。

黄埔公车管理的第一步是“管住周末用车”，全部公车在周末都必须停在单位车库。换言之，周末被视为非公务时间，公务车在这段时间里应该处于封存状态。

此外，重点监管上班时间公车到了非工作地点，下班时间公车却停到了娱乐场所等公车私用、滥用情况。

“管理+服务”管住用车人

主管车改工作的广州市、黄埔区纪委和监察局表示，在试点中，监管结果暂不向社会公布，只通报给各机构的主要负责人，并作为资料由纪检监察部门保留。

根据这一方案，一旦发现违规将追责，第一次口头警告、第二次书面警告、第三次就要追究责任。对于单位监管不严等问题，也会对单位领导给予警告和追责处罚。

值得注意的是，广州市纪委书记苏志佳在接访时表示，广州将在黄埔新车改的基础上探索公车收费私用制度。这也被认为是黄埔车改体现了“管理与服务并举”的理念。

根据改革方案，借鉴香港有关“一般职级公务员只有在特殊情况下可以有偿使用公车上下班或办理私人事务”的有关规定，针对确有特殊情况因个人事务使用公车的，广州拟按每公里1.5元到1.7元的标准收取使用费。

一份来自黄埔区53个单位的771份调查问卷显示，赞成用GPS科技手段加强公务车管理的高达88%。

管住公车还需信息公开

黄埔区披露的数据显示，去年388辆公务车的支出节省了24%。广东省财政厅日前披露，黄埔车改后，“公用车辆在周末及节假日的使用量大幅下降，财政减负效果明显”。

此前，车改主管部门估计加装一个GPS设备和身份识别系统需3000元的成本，而最终广州市政府网站中标公告显示，每台公车车载北斗终端的安装成本约1659元。以广州市目前每辆公务车年用车费用3.5万元左右的标准，一辆公务车节省24%，即一年节省7000元费用计算，安装监控系统的成本不到半年即可收回。

苏志佳表示，有别于传统车改一刀切减少公车或给公务员发车补，黄埔车改从一开始就把目标定位为“管住公车减少费用”。按照他的估算，随着保管费、汽油费的上涨，这一方式节省的费用还将继续提高。

“每个地方的公车改革都说节省了支出，但原先数量是多少，费用是多少，现在又几何却不清楚，省多少都是各部门自说自话。”——这是社会普遍反映各式公车改革的弊端。

“用科技手段监管公车是好，但监控结果如果不公开，还是难逃自我监督的嫌疑。”广州市政协委员韩志鹏在提案中建议“将监控情况和违规用车处理情况向社会公布”。

广州市纪委有关负责人回应称，监控情况暂时不会全面公开，会从通报各主管单位班子成员知道，再逐步扩大到中层干部、全体干部，最后向社会公开接受社会监督。

不过，对向社会公开监控结果的建议，车改主管部门表示“肯定会”。

北斗网注：美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲GALILEO系统和中国北斗卫星导航系统是全球导航卫星系统委员会（ICG）确定的四大全球导航卫星系统核心供应商。

（来源：新华网）

第三届导航年会定于明年5月15日至19日在穗举行

（北斗网讯记者李玲丽）11月17日，第三届中国卫星导航学术年会第一次分会主席会议在北京召开。中国卫星导航系统管理办公室相关领导，第三届导航年会科学委员会执行主席、各分会主席，以及组委会相关人员30余人出席了本次会议。

会议由中国卫星导航学术年会科学委员会执行主席刘经南院士主持。会上，中国卫星导航系统管理办公室马加庆宣布了第三届中国卫星导航学术年会分会主席名单。组织委员会秘书长吴海涛汇报了第三届卫星导航学术年会的筹办情况。会议讨论了相关事项，进一步明确了分会主席、分会秘书的工作职责，以及分会组织工作注意事项及工作安排；讨论通过了中国卫星导航学术年会论文评选办法。

据悉，第三届中国卫星导航学术年会定于2012年5月15日至19日在广州隆重举行。在北斗区域卫星导航系统初始运行、关键技术攻关全面展开、“北斗”应用推广与产业化加速推进、“北斗”逐步融入世界卫星导航系统的背景下，大会将以“走向应用的北斗”为主题，分学术交流、高端论坛、展览展示和科学普及四个板块。在继承前两届年会风格的基础上，保持并提高面向工程、面向应用、面向未来、面向人才、面向大众、面向世界等价值特色，搭建“互动桥”、构建“价值网”，使专家学者乐于参与和交流。

（摄影张翔）

“北斗”在道路交通管理中的应用展望

随着北斗卫星导航系统建设的日渐完善，“北斗”在国民经济各行业的大规模应用已指日可待。交通运输、道路交通管理是卫星导航系统应用比较成熟、产业发展较好的领域之一。北斗系统独特的技术优势在这些领域一定会有更大的作为。

目前交通运输企业和道路交通管理部门基本都在使用GPS系统，但是组织性不强，效果并

不显著。如果采用如车辆必须上交强险一样的强制措施，在所有的车辆上都安装北斗卫星导航系统终端，将导航终端与车牌一一对应，每辆车赋予唯一的编码，将为道路安全管理带来巨大好处。

一、能够防止黑车、套牌车、报废车上路的现象。目前对于这些问题交通部门还没有更好的方法来解决，只能通过设卡，拦车，逐车检查的方式进行管理。这样的工作费时费力，取得的效果不大。车辆安装北斗导航终端后，交警就可以通过管理系统对车辆进行监控，对不法车辆实施拦截，使他们无所遁形。

二、可以对未进行年检、保险的车辆进行监管。目前有部分车辆不按时年检，保险过期不续保，一旦出现意外，车主或者受害人，都将将遭受严重的损失。安装北斗导航终端可以帮助解决这些问题。在北斗卫星导航车辆管理系统中记录有车辆年检、保险等信息，过期车辆在系统中进行自动标注，交警通过管理系统就可发现该类车辆，对其实行管制。

三、能够解决车辆抢盗的问题。在车辆上安装的北斗导航终端上设置密码，如果车辆发动时没有输入正确的密码，终端就会利用北斗卫星导航系统短报文通信功能迅速报警。同样，车辆在路上遭遇劫持时，车主也可以通过北斗导航终端实施报警。警察可以根据报警信息对车辆进行跟踪定点，迅速出警，保障车主的安全。

四、可以迅速查明事故地点，实施救援。很多时候，车辆在路上发生意外，车主也说不清事故发生地点，应用北斗卫星导航系统，事故车辆能自动向系统发送自己的定位信息，救援人员就可以按照信息快速定位并赶到事发地点，以达到快速救援的目的。

北斗卫星导航系统在道路交通管理中还可以发挥很多作用，只要使用者发挥想象力，研发人员发挥创造力，插上想象的翅膀，北斗卫星导航系统的应用可以飞得更高。(沈鹏飞)

北斗卫星导航系统的广域差分与完好性服务

卫星导航是运动载体通过接收导航卫星发送的导航信号，以导航卫星作为动态已知点，实时地测定自身的位置和速度，进而实现导航的过程。卫星导航的基本功能就是向各类用户（静止的或运动的）实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。

卫星导航系统是重要的空间信息基础设施，所以我国很重视卫星导航系统的建设，已经制定了“三步走”发展战略。第一步是北斗导航试验系统建成运行；第二步是2012年前建成区域性无源卫星导航系统；第三步是2020年前建成全球性无源卫星导航系统。

目前正在建设区域性无源卫星导航系统。该系统融卫星导航与广域差分为一体，向用户实时播发卫星导航信息、广域差分改正信息及完好性信息等。导航信息可为用户提供基本的导航定位服务；广域增强信息根据用户的不同等级，可为用户提供更高精度的定位精度，改善区域的导航性能，为所覆盖区域导航用户提供全天候、高性能的导航定位服务。完好性信息可为用户提供区域导航系统的可用性信息，当系统不可用或导航精度降低时，及时向用户告警。

北斗导航定位增强系统主要包括三部分：空间部分、地面部分和用户部分。空间部分由携带导航转发器的地球静止轨道（GEO）卫星组成。地面部分由若干参考站和主控站组成。北斗导航定位增强系统具有三种功能，即地球静止卫星（GEO）测距功能、完好性监测功能和广域差分功能。测距功能就是GEO卫星发射似GPS信号，把GEO卫星作为附加的导航星，增强卫星导航的可用性。地面完好性广播（GIB）功能可为用户提供完好性信息，因此，具有完好性监测的卫星导航系统可用性将满足所有飞行阶段直至I类精密进场的RNP完好性要求。采用GIB方法增强后，只需4颗可见卫星，而不是6颗具有良好几何配置的可见卫星就可确定出超差卫星。

测距和完善性服务将在GEO导航转发器的整个地迹范围内提供服务，差分修正服务只能对应地面监测台网的地区范围内提供服务。

参考站采集导航卫星和GEO卫星的距离和（或）相位数据，并传送至主站，在主站计算差

分改正数，利用参考站的测量残差确定导航卫星和GEO卫星的完好性。GEO卫星携带的导航转发器向用户播发参考站得到的卫星改正数据和完好性信息，并发射导航卫星测距信号和导航电文，GEO卫星的作用犹如又一颗导航卫星。地面部分还包括GEO卫星跟踪站、主控站和数据发送站。用户部分是指用户接收机，这种接收机与普通的导航卫星接收机兼容，既能接收GEO卫星发射的信号，也能接收导航卫星信号。（贠敏）

RTK技术：测量技术的重大突破

RTK（Real - time kinematic）——“载波相位动态实时差分”，是一种新的常用的全球定位测量方法，实时定位精度可达厘米级，测量人员可以做地图拓扑、监视和实时测量。

RTK是利用载波相位观测值进行实时动态定位的技术，它能够在野外实时提供测站点在指

定坐标系中的三维坐标，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测数据和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据，自己也要采集GPS 观测数据，并组成差分观测值进行实时处理，给出厘米级的定位结果，全部历时不足一秒钟。

流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在静止状态下先进行初始化后再进入动态作业；也可在动态条件下直接开机，在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星的相位观测值和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地

把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率，这在无线电上不难实现。

随着科学技术的不断发展，RTK技术已由传统的1+1或1+2发展到了广域差分系统WADGPS，有些城市建立起CORS系统(Continuously Operating Reference Stations的英文缩写，翻译为中文

为“连续运行参考站”)，这就大大提高了RTK的测量范围。在数据传输方面也有了长足的进展，由原先的电台传输发展到现在的GPRS和GSM网络传输，大大提高了数据的传输效率和范围。

RTK技术是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

多基准站RTK系统

多基准站RTK（Real-time kinematic，实时动态差分）系统建立在实时处理两个GPS基准站的载波相位基础上，能实时提供观测点的三维坐标。由于RTK技术采用了载波相位动态实时差分方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。

该系统由若干个连续运行的GPS基准站、计算中心、数据发布中心和移动站（用户）组成。各基准站实时将观测值传送到计算中心，计算中心计算区域电离层、对流层和卫星轨道等误差模型，并实时将各基准站的观测值减去误差改正，得出无误差观测值，再结合移动站的观测值，计算出在移动站附近的虚拟参考站的相位差分改正，再实时地传到数据发布中心并实时发布，移动站接收发布中心发布的相位差分改正信息，结合自身的GPS观测值，快速确定定位信息完成实时定位。由于其差分改正是经过多个基准站有效组合求出来的，有效地消除了误差，从而实现了厘米级快速实时定位。

多基准站RTK系统示意图

未来GPS星座或将改为3个轨道面

GPS星座最初设计是卫星分布在3个轨道面，每个轨道面8颗卫星，轨道倾角为63°。但是，由于GPS系统开发阶段预算常常受到国会的质疑，一度将卫星星座的卫星数量降低为18颗，以及计划用航天飞机发射GPS卫星（后来因为航天飞机发生爆炸事件，因此中止执行该计划），导致改变原来设计方案，所以目前GPS在轨运行的星座是6个轨道面，每个轨道面4颗卫星，倾角为55°。

按照美国新的研究报告“未来的全球定位系统”的说法，建议重新采用3轨道面方案。GPS星座配置改为3个轨道面，每个轨道面配置10颗卫星（这将简化星座维持，便于一箭双星发射，比采用6个轨道面、每个轨道面5颗卫星的星座配置更为有效）。

报告还强调，应该尽快从目前的6个轨道面转换为3个轨道面，而不是等到新一代GPS-Ⅲ卫星发射时才进行转换。实际上，从6个轨道面平稳过渡转变为3个，并不是件轻而易举的事。

GPS星座轨道面示意图（6轨道面）

GPS星座轨道面示意图（3轨道面）

广域增强系统

广域增强系统——Wide area augmentation system (WAAS）——是美国从1994年开始研制的覆盖全美国的GPS增强系统，其目的是在广大范围内提高GPS的精度、完好性、连续性和可用性，主要为美国民用航空服务，使GPS达到Ⅰ类（CAT-Ⅰ）精密进近的水平。

广域增强系统在美国及周边领域内分散地建设地面基准站，即广域基准站（WRS），接收

和处理GPS卫星和GEO卫星发射的数据。这些站的数据送至叫做广域主站（WMS）的处理中心，处理和产生每颗在美国上空的卫星的完好性、差分校正量、剩余误差和电离层信息。由广域主站产生的信息送至地面地球站（GES），在那里格式化后上传至GEO卫星。GEO卫星以GPS L1频率和类似于C/A码的伪码和调制方式将这些数据广播至地球表面附近的用户，以提高它们的精度、完好性、连续性和可用性。

经过近10年的努力，2003年7月10日，广域增强系统宣布投入试运行，达到了初始运行

能力（IOC），当时在美国本土一共设有25个广域基准站，2个广域主站和4个地面地球站，其中包括备用站。广域增强系统试运行时的水平精度达到1.5米，垂直精度为3米（95%），能实现105米决断高度的飞机进近引导，美国称之为达到带垂直引导的航向信标性能（LPV）。这种精度表明广域增强系统的水平引导性能已达到I类精密进近的水平，但垂直引导的性能还达不到。

广域增强系统和局域增强系统（LAAS）都是美国联邦航空局开设的GPS增强系统。不同的是，广域增强系统覆盖美国大陆，所提供的导航信号能支持从航路至Ⅰ类（CAT-Ⅰ）精密进近

的导航，而局域增强系统覆盖半径为30英里左右的区域，提供往上支持CAT-Ⅱ/Ⅲ的精密进近

能力。广域增强系统和局域增强系统一起工作，能为用户提供航空飞行各阶段的导航能力。

惯性导航系统

通过测量运动载体的加速度（惯性），并自动进行积分运算，获得其瞬时速度和瞬时位置数据的技术，称作惯性导航，简称惯导。由于组成惯性导航系统的设备都安装在运动载体之内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到外部环境的干扰，所以它是一种自主式导航系统。

惯性导航系统具有全天候、全时空的工作能力，短期导航参数精度高，适合于海、陆、空、水下、航天等多种环境下的运动载体的精密导航和控制，在军事上具有重要意义。

惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪（又称为惯导组合）：陀螺仪的漂移将使测角误差随时间成正比地增大；加速度计的常值误差又将引起与时间平方成正比的位置误差。这些误差不加阻尼和修正，会严重影响实际使用，而单纯采用提高仪表制造精度的方法既不能消除根本原因，又会导致成本剧增。当今采用的

惯性导航系统常与无线电、多普勒和天文等导航系统组合，既能达到有效的阻尼、又能修正误差，构成一种高精度的组合导航系统。

几何精度因子

几何精度因子（Geometric Dilution Precision ，缩写为GDOP）是衡量定位精度的很重要的一个系数，它代表GPS 测距误差造成的接收机与空间卫星间的距离矢量放大因子。实际表征参与定位解的从接收机至空间卫星的单位矢量所勾勒的形体体积与GDOP成反比，故又称为几何精度因子。

实际上，GDOP的数值越大，所代表的单位矢量形体体积越小，即接收机至空间卫星的角度十分相似导致的结果，此时的GDOP会导致定位精度变差。好的GDOP, 是指其数值小，代表大的单位矢量形体体积，导致高的定位精度。好的几何因子实际上是指卫星在空间分布不集中于一个区域，同时能在不同方位区域均匀分布。

（a）定位几何精度因子差的情况（b）定位几何精度因子好的

情况

定位几何精度因子表现的不同情况

GDOP 是在接收机用于导航时，由接收机位置和卫星的位置计算出来的几何关系确定的。在作业规划中，GDOP通常是由卫星历书和接收机估算位置计算出来。估算的GDOP并不考虑障碍物对卫星视线的遮挡。所以，估算的GDOP在实际应用中常常是无法兑现的。但是由于卫星数量的不断增加，尤其是多个GNSS同时工作后，会有更多的卫星，能有更多的选择余地，GDOP过大的矛盾可以明显缓解。GDOP 数值常常是由导航解处理过程计算得到的有用参量。

通常，卫星信号的测距误差乘以适当的GDOP值，能估算出所得到的位置或时间误差。不同的GDOP值是由导航的协方差矩阵计算出来的。

GDOP 分量包括：

PDOP = 3维位置的几何精度因子，有时称球的DOP；

HDOP = 水平几何精度因子（纬度，经度）；

VDOP = 垂直几何精度因子（高度）；

TDOP = 时间几何精度因子（时间）。

应该指出，这些GDOP项中的每一个均可单独计算，但它们是由协方差得到的，故相互间并不独立。例如，一个高的时间几何精度因子（TDOP）会引起大的接收机时钟误差，最终会导致位置误差。

需要注意的是，好的GDOP不一定会有高的定位精度，如下图所示。虽然接收机与卫星分布间的几何图形很好，但由于接收机周围有地形地物遮挡，使其可见性受到阻碍，收不到卫星信号。条件恶劣时，甚至收不到足够数量的卫星信号，无法实现定位。因此，好的GDOP碰上坏的可见性，则定位精度会受损。

好的GDOP与坏的可见性情况

三球交会定位原理

卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户接收机在某一时刻同时接收三颗以上卫星信号，测量出测站点（用户接收机）至三颗卫星的距离，解算出卫星的空间坐标，再利用距离交会法（从两个已知点测量至某一待测点的距离,然后根据这两段距离的交点确定该待测点，这种方法称为距离交会法。）就可以解算出测站点的位置。整个过程就是三球交会定位原理在卫星导航领域中的体现。

目前，国际上四大卫星导航系统GPS、GLONASS、Galileo和北斗卫星导航系统的定位原理都是相同的，均是采用三球交会的几何原理来实现定位，具体流程如下：

（1）用户测量出自身到三颗卫星的距离；

（2）卫星的位置精确已知，通过电文播发给用户；

（3）以卫星为球心，距离为半径画球面；

（4）三个球面相交得两个点，根据地理常识排除一个不合理点即得用户位置。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wuwq.html