美国卫星定位信号是什么信号_美国的卫星定位系统是什么

文章导读:

• 1、什么叫做卫星定位系统？怎么样定位的？
• 2、美国的全球定位卫星？
• 3、gprs卫星定位与gps定位有什么区别
• 4、什么是GLONASS卫星信号
• 5、美国人破译的北斗"卫星信号编码程序"这到底是什么东西？
• 6、美国GPS卫星导航系统的GPS信号的组成

什么叫做卫星定位系统？怎么样定位的？

全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国国防部历经20年开发的星基全球无线电导航系统，耗资超过300亿美元，是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。其目标为实时地提供三维位置、三维速度和高精度的时间信息，从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题，以满足各种不同用户的需要。该系统为军民两用系统，可为全球范围内的飞机、舰船、地面部队、车辆、低轨道航天器，提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。GPS是世界上第一个成熟、可供民用的全球卫星导航定位系统，在全球范围内得到了广泛应用。GPS系统由28颗地球同步卫星组成（4颗为备用星），均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上（见图1）。这些卫星与地面支撑系统组成网络，每隔1－3秒向全球用户播报一次其位置（经纬度）、速度、高度和时间信息，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，应用差分定位原理计算确定自己的位置。因此，这是一个全天候、实时性的导航定位系统。GPS系统是自“子午仪”系统之后，美国国防部从20世纪70年代初开始研制的采用时间测距卫星导航方式的第二代导航卫星系统。初始作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。第1颗GPS卫星于1978年10月6日发射，1993年12月完成24颗卫星组网，1995年4月27日达到完全运行水平。GPS卫星现发展了两代3种型号，现在轨道运行的为第2代的两种型号：GPS-2Ａ和2Ｒ，卫星寿命约7.5年。GPS系统提供了两种定位信号，其一是C/A编码，由标准定位信号经干扰而成，定位精度在100米左右，以供民间用户使用；另一种即所谓的P码，经加密后播放，以供军用，定位精度在3米以内。GPS接收机与手机电话大小相当，体积很小，可方便地装载在汽车等航行器上。美国发展GPS的主要目的是为军事服务，其次才是民用，其发展战略是在重要的军用与民用领域独霸全球，保持技术上遥遥领先，推行美国GPS标准占领和垄断全球市场。所以GPS系统本质上是军用系统，由美国军方控制，优先为军方服务。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号。从1991年的海湾战争开始到现在，美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关，GPS接收机装备至每一个参战单位甚至个人；地空导弹、巡航导弹采用GPS精确制导后，精确打击能力大大提高。美国向民用用户和外国只提供低精度的卫星信号，使用的标准定位服务精度以前为100米，为了保持其在全球导航市场的垄断地位，美国克林顿政府决定施行无偿向民用领域提供高精度定位信号的方针，已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术，民用领域也能获得与军用相同的10米定位精度。但在危机和战争期间，军方控制的机构将保护美国及其盟友安全使用GPS；阻断敌方使用卫星导航信号，采取局部干扰或故意降低导航定位精度等，甚至随时可以关闭这种服务。例如在海湾战争时，美国曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧GPS服务。由于俄罗斯GLONASS系统在轨卫星数量不足，导致不能独立发挥导航功能，目前实际上只有美国的GPS系统在卫星导航领域一花独秀，处于垄断地位。美国目前正在设计试验新的第二代GPS工作卫星改进系统，计划发射20颗卫星，定位精度将达到1毫米。没有最好，只有更好。。

美国的全球定位卫星？

全球卫星定位系统(Globle Positioning System) 是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统(简称GPS) 是美国从上世纪70 年代开始研制,历时20 余年,耗资200 亿美元,于1994 年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分—GPS星座;地面控制部分—地面监控系统; 用户设备部分—GPS 信号接收机。 1.空间部分 GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一组称为P 码(Procise Code 10123MHz) ,P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。 2.地面控制部分 地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。 3.用户设备部分 用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。

gprs卫星定位与gps定位有什么区别

gps：美国的全球卫星定位系统的简称。只有美国的叫GPS。原理就是用光速定位。许多卫星在天上发射信号，接收到信号后根据接收到的时间不同，计算出用户和卫星的距离（电磁波是光速，所以要求时间非常精确，所以GPS同时也可以用作精确时间对时，精度达到10纳秒级，即：0.00001秒），收到三颗星以上，可以给确定在地球表面的位置。四颗星可以给定高程（海拔）。但屋内就不到定位，云层厚也不行，被挡住了。城市的高楼边也不行，因为反射波干扰的利害，定不准。一句话：抬头能看到天的，才有可能定位。定位要计算许多数据，尤其在开始时要排除许多干扰波，所以开始时比较慢，象电脑的启动一样，需要一分钟左右，启动时不要移动，不然时间会大大加长，启动完成后就快了，一秒钟接收数据一次。在中国精度可以达到25到50米（因为缺少一个纠正信号），国外可以达到5到10米。并且这信号是免费的。因为只要接收到信号就能用，所以可以容纳的用户数量无限。信号是单向的。

gprs：原理也是电磁波定位，把卫星改成了手机的基站。所以，手机没信号的地方不能用（比如人迹罕见的森林，沙漠中），基站不多的地方定位不准。精度10米到500米都有可能。城市内基站多，所以精度高一些。定位非常快，开机后，三秒到五秒就完成了（因为基站的发射面积和卫星比差太多了，一个是县市级的，一个是国家级的），但是，电信局要收流量费的。用户数量就是基站能容纳的最大数量，因为手机也向基站发射信号，所以基站也能知道用户在哪里。

什么是GLONASS卫星信号

“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。

卫星导航首先是在军事需求的推动下发展起来的，GLONASS与GPS一样可为全球海陆空以及近地空间的各种用户提供全天候、连续提供高精度的各种三维位置、三维速度和时间信息（PVT信息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导航；也在精密导弹制导、C3I精密敌我态势产生、部队准确的机动和配合、武器系统的精确瞄准等方面广泛应用。另外，卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、地质勘探、石油开发、地震预报、地面交通管理等各种国民经济领域有越来越多的应用。GLONASS的出现，打破了美国对卫星导航独家笼断的地位，消除了美国利用GPS施以主权威慑给用户带来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使用可以提供更好的精度几何因子，消除GPS的SA影响，从而提高定位精度。

卫星导航首先是在军事需求的推动下发展起来的，GLONASS与GPS一样可为全球海陆空以及近地空间的各种用户提供全天候、连续提供高精度的各种三维位置、三维速度和时间信息（PVT信息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导航；也在精密导弹制导、C3I精密敌我态势产生、部队准确的机动和配合、武器系统的精确瞄准等方面广泛应用。另外，卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、地质勘探、石油开发、地震预报、地面交通管理等各种国民经济领域有越来越多的应用。GLONASS的出现，打破了美国对卫星导航独家笼断的地位，消除了美国利用GPS施以主权威慑给用户带来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使用可以提供更好的精度几何因子，消除GPS的SA影响，从而提高定位精度。

美国人破译的北斗"卫星信号编码程序"这到底是什么东西？

简单的讲，为了防止不想让用的人用这套系统，卫星广播的信号都是加密的，如果没有解密程序，收到信号也是不能完成定位的，信号在手上就是一串无意义的数字，stanford的dr. grace破解了北斗的这个编码，外人就可以用这套系统了

包括gps系统也是这样做，gps是同时广播两套信号，一套人工施加干扰的不加密低精度信号，所有人可以免费使用，市面上所有的民用gps就是用这套信号，同时广播的还有一套加密的高精度信号，供美国政府或军方使用，这套信号目前还没有被破解

美国GPS卫星导航系统的GPS信号的组成

GPS卫星所用的两个载波均位于微波的L波段，分别称为载波L1和载波L2两个相关的载波信号和相位噪声。载波信号的频率为基本频率的整数倍。

采用L波段的高频率载波可以较为精确的测定多普勒频移和载波相位，提高测速和定位精度。使用两个频率还可以测定电离层延迟。 测距码有两种，都属于伪随机噪声码（Pseudo Random Noise，简称 PRN）：C/A 码（Coarse/Acquisition Code）和P码（Precise Code）。

C/A码（Coarse/Acquisition Code）是用于进行粗略测距和捕获P码的粗码，也称捕获码。周期为1毫秒，一个周期含有码元即码长=2 - 1=1023，每个码元持续的时间即码元周期=1ms/1023=0.977517微秒，相应的码元宽度为293.05米。C/A码是一种公开的明码，可供全球用户免费使用。但C/A码一般只调制在载波上，所以无法精确地消除电离层延迟。测距精度一般为±（2~3）米。

是开放给民间使用的GPS卫星传送标准定位信号，它包含有GPS接收机用来确定其定位与时间方面的讯息，精确度在100米左右。

这里所提的C/A码是指GPS所散布的序列，以下只讨论L1信号部分。在GPS中用的C/A码是一个群集，它们通常又被叫做伪随机噪声（Pseudorandom Noise,PRN）序列，因为它们有着噪声的部分性质，GPS的C/A码里有着1023个元素，这里面含有512个1与511个0，他们的排列是看起来仿佛随机的，但是却是完全可决定的，因此叫做伪随机噪声序列。

这些序列最重要的性质有两个： 几乎没有互相关：所有的C/A码彼此之间几乎没有相关，也就是说，从i卫星得到的和从j卫星得到的两个码 几乎没有自相关，除了零延迟：所有的C/A码几乎没有自相关，除了零延迟 利用这两个性质，可以做GPS信号撷取

P码

P码是精确测定从GPS卫星到用户接收机距离的测距码，也称精码。实际周期为一周，码长为6.1871 × 10码元，码元周期0.097752微秒，相应码元宽度为29.3米。P码同时调制到载波和载波上，测距精度为0.3米。因其巨大的军事价值，1994年起美国实施了AS政策，故目前只有美国及其盟友的军方以及少数美国政府授权的用户才能够使用到P码。普通用户可以先捕获C/A码，在通过导航电文提供的数据计算出P码在整个序列码中的位置。 光有测距码用户还不能够得到每颗卫星的详细信息。因此GPS系统将导航电文调制在测距码前，导航电文中包含了反应卫星在空间位置、卫星钟的修正参数、电离层延迟改正数等GPS定位所必要的信息，因此导航电文也称数据码（Data Message，D码）。

导航电文是具有一定格式的二进制码，以“帧”为单位向用户发送。每帧电文含有1500bit，传输速率为50bit/s。每个主帧包含5个子帧： 子帧1包含有卫星钟改正数、GPS周数（Week Number）和卫星工作状态信息 子帧2和子帧3主要向用户提供有关计算卫星在轨位置的信息，包括广播星历参数和数据龄期（Age of Data Offset，简称AODO） 子帧4和子帧5提供了卫星导航、星座历书等信息