北斗卫星导航系统与 GPS 全球定位系统的比较

摘 要：我国的北斗卫星导航系统和美国的 GPS 虽然都是卫星定位导航系统，但是它们在各方面都有着较大的差异，本文首先介绍了 GPS 和北斗卫星导航系统，进而从卫星数量、轨道特性、定位原理、用户容量和定位精度等方面探讨了二者之间的差别。

关键词：北斗卫星导航系统 GPS 全球定位系统 北斗与 GPS 的差异

一、GPS 全球定位系统

目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的 GPS 系统，由美国国防部于 20 世纪 70 年代初开始设计并研制，于 1993 年全部建成。1994 年，美国宣布在 10 年内向全世界免费提供 GPS 使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号。而且一旦发生战争，美国可以关闭该系统对某地区的信息服务。

GPS 是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由 28 颗中高轨道卫星组成，其中 4 颗为备用星，均匀的分布在 6 个等间隔的近圆轨道上，每个轨道分布 4 颗卫星。卫星轨道高度约为 20220Km，轨道倾角为 55 度，轨道周期为 12 小时，该卫星星座的分布示意图如图所示。该卫星星座分布使得在全球的任何地方、任何时间都可以观测到 4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。GPS 标准定位服务空间信号的水平位置精度为 13 米（95%），垂直高度精度 22 米（95%），时间同步精度为 40 纳秒（95%）。

二、北斗

北斗卫星导航系统是中国正在自主实施发展的和独立运行的区域性有源三维卫星定位与通信系统，该系统已于 2004 年正式立项并开始建设。在体制上，北斗与美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS 和欧盟建设中的 Galileo 一样，同属于 RNSS S（Radio Navigation Satellite System）。

北斗导航系统由三部分组成，分别是地面段、用户段和空间段。地面段包括如主控站、监测站和注入站等若干地面站，用户段包括如北斗用户端以及兼容其他卫星系统的终端，空间段包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星。北斗导航系统提供高质量导航、定位以及授时服务，包括了授权服务和开放服务两种方式。授权服务向有精度高、可靠性高的卫星导航需求的用户，提供速度测量、授时、定位与通信的服务以及系统的完好性信息。开放服务为全球免费提供速度测量、授时和定位服务，定位精度为 10 米，测速精度为 0.2 米/秒，授时精度为 10 纳秒。