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全球卫星导航系统的发展现状

0.引言GPS的投入运行对当今社会经济、军事产生了革命性影响,各个国家对它的依赖性不断加大。

同时,为了避免受制于人,各国纷纷研制自己的全球卫星导航系统。

紧随美国之后,俄罗斯建成了GLONASS 系统,但由于资金长期短缺以及其他种种原因,导致在轨工作卫星曾大量空缺,不能提供全天候、全球性的定位服务。

而欧盟正在开发的伽利略(GALILEO)卫星导航系统是一个独立的,性能优于GPS,与现有全球卫星导航系统具有互用性的民用全球卫星导航系统。

争奇斗艳的全球卫星导航定位系统将会给当今的信息社会带来深远的影响。

1.美国GPS的发展现状1.1GPS导航定位原理GPS是在美国海军导航卫星系统的基础上发展起来的以卫星为基础的无线电导航定位系统。

它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能,能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。

GPS 空间星座部分由24颗GPS卫星(含3颗备用卫星)组成,卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上,轨道平均高度约为20200km。

每颗GPS卫星发射两个载波(1575.42MHz/L1和1227.60MHz/L2)信号,在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文,供用户接收机使用。

地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监控站组成,其主要功能是采集数据、编算GPS导航电文及系统维护等。

用户设备是实现GPS卫星导航定位的终端设备,由GPS接收机硬件和数据处理软件组成,它通过接收并处理GPS卫星信号,可得到用户的时间、位置、速度等参数[1][2]。

1.2GPS自身的缺陷现行的GPS系统存在如下的缺陷:BlockⅡ(BlockⅡA)GPS卫星信号的强度极其微弱(天顶运行的GPS卫星的信号强度仅有3.5E-16W),几乎淹没于背景噪音之下,并能被建筑物等阻挡物反射,产生多路径效应。

调制于L1载波上的C/A码和P码都位于L1的中心频带,易于受到人为干扰。

通常情况下,对P码的捕获和跟踪是通过先捕获C/A码和巧用Z计数的方法实现的。

这样,如果人为地干扰C/A码的接收,也就等效于P码受到干扰。

民间用户难以同时获得L1-P码伪距和L2-P码伪距,无法实现GPS双频观测的电离层效应距离偏差改正,限制了GPS单点定位精度的提高。

GPS的系统组成和信号结构都不能满足当前的需要。

例如:在高纬度地区,严重影响导航和定位,在中、低纬度地区,每天总有两次盲区、每次盲区历时20~30分钟,盲区时,PDOP值远大于20,给导航和定位带来很大的误差。

为确保导航定位的精度,GPS的卫星导航电文必须每天更新一次,地面监控系统担负着编算和注入导航电文的重要任务,一旦地面监控系统受到破坏,军用和民用用户都不能得到高精度的GPS导航定位服务。

1.3GPS现代化的举措[3]针对上述情况,GPS执行委员会(IGEB)、GPS顾问委员会(GIAC)和导航学会(ION)召开多次国际会议,讨论GPS现代化的问题。

根据GPS 执行委员会有关资料,GPS现代化的主要措施主要有:取消了GPS SA政策,给民用用户带来了明显的效益。

发射BlockⅡR卫星更换BlockⅡ/ⅡA卫星。

与BlockⅡ/ⅡA卫星相比,BlockⅡR卫星在功能上有如下扩充:在L2载波上增设C/A码(或L2C码);在L1和L2载波上各增设一个军用伪噪声码(M码);可根据指令增强L2载波上的P(Y)码、L1载波上的P(Y)码和C/A的功率。

BlockⅡR-M卫星的功能更进一步加强:能作卫星之间的距离测量;能在轨自主更新和精化GPS卫星的广播星历和星钟A系数;能进行星间在轨数据通讯,在无地面监控系统干预的情况下,可进行自主导航。

发射BlockⅡF卫星。

BlockⅡF卫星除具有BlockⅡR卫星的全部功能外,还在保护波段增加第三民用信号L5(1176.45MHz),并增加了卫星间的数据通道。

到2008年6月,GPS在轨卫星共有31颗,其中BlockⅡA卫星13颗,BlockⅡR卫星12颗,BlockⅡR-M卫星6颗。

发射BlockⅢ(GPSⅢ)卫星。

目前正在研究未来GPS卫星导航的需求,讨论制定GPSⅢ型卫星系统结构,系统安全性、可靠程度和各种可能的风险。

计划在2009年发射GPSⅢ的第一颗实验卫星,2030年完成整个星座的更新。

地面监控系统现代化的措施主要有:给监测站装备数字式GPS 信号接收机和计算机;用分布式结构计算设备替换现有的主计算机;采用精度改善技术建立卫星控制集成网络,完善BlockⅡR卫星的全运行能力;在美国本土(卡纳维拉尔角)增建一个监控站(使监控站增至6个);在范登堡空军基地建立一个备用主控站;增强BlockⅡR卫星的指令和控制能力。

2.俄罗斯GLONASS的发展现状2.1GLONASS简介为了应对美国的全球卫星定位系统GPS,前苏联从上世纪80年代初开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System),于1995年12月将其发展成为由24颗GLONASS卫星组成的工作星座。

该系统也由空间卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。

空间卫星星座为21颗卫星分布在夹角为120°的3个倾角为64.8°轨道面上,另外3颗卫星备用。

GLONASS通过两个频率发射导航信号,但它的每颗卫星的频率都不相同。

GLONASS可供国防、民间使用,不带任何限制,也不计划对用户收费,并声明不引入选择可用性(SA)。

但由于俄罗斯经济困难,卫星的补充和维护得不到保证,GLONASS在轨卫星曾大量空缺(2000年情况最严重时只剩下6颗卫星),破坏了其星座完整程度,致使该系统的可用性大大下降。

2.2GLONASS的恢复和现代化GLONASS的危机引起了俄方的重视,俄罗斯认识到“出于国家安全战略的考虑,俄罗斯应该使用本国的GLONASS系统,而非美国的GPS或者是欧洲的GALILEO导航系统”。

随着经济复苏,俄政府在本世纪初制定了“拯救GLONASS”的补星计划,并决定启动逐步改善和提高GLONASS性能的现代化改造。

补星和现代化计划共分三个阶段:第一阶段为补充新的卫星以满足GLONASS系统正常运行的最低要求。

第二阶段为GLONASS-M计划,即研制新的GLONASS-M卫星。

新的GLONASS-M卫星搭载了铯钟,增强了信号的稳定性;改善了信号结构,增加了附加信息;安装了滤波器,消除了1601.6MHz~1613.8MHz以及1660.0MHz~ 1670.0MHz频段的信号干扰;与此同时,其寿命也由原来的3年延长至7~8年;该阶段计划达到18颗在轨运行卫星(包括GLONASS卫星全球卫星导航系统的发展现状项鑫1刘红旗2李军杰3(1.中国地质大学<武汉>地空学院湖北武汉430074;2.平顶山煤业集团土建公司河南平顶山467000;3.河南城建学院河南平顶山467000)【摘要】GPS现代化计划提出了更新星座和地面系统、增加第三民用信号L5、增加卫星间的数据通道、发射BlockⅢ(GPSⅢ)卫星等措施,GLONASS正在逐步实施补星和现代化计划,GALILEO可望提供六项更优的服务。

分析了全球导航定位系统的发展与应用状况,讨论了导航定位信息的融合情况与应用前景。

【关键词】GPS;GLONASS;Galileo;CNSS;信息融合66(上接第124页)约也要占到近70%。

平均算下来,60%的资金需要通过从商业银行贷款而来。

这个比例,国外一般只在40%左右。

”我国房价的上涨是典型的资金推动型上涨,房地产市场,说穿了就是高度依赖信贷资金的一个市场。

2007年6次加息,已经让买房者感受到房贷的压力,这种时候,如果再期望房价大幅度下跌,无异于想逼迫买房者、开发商继而整个市场资金链的断裂。

综合而言,中国房地产有效防止美国次债危机需要金融机构、房地产商和个人投资者共同努力。

自04年起,中国房地产市场进入繁荣期,全国房价开始逐渐高速上涨,到2007年达到顶峰,国民购房的欲望也空前高涨,房价平均涨幅达100%以上,大大高于同期GDP增幅。

诚然,房价的急剧上扬与旺盛的住房需求成正比,似乎是合理的,但悬殊的房价收入比以及大量的房屋空置率显然与中国居民的消费能力不相匹配。

根据国家统计局9月份发布的数据,截至8月底,全国商品房空置面积1.3亿平方米,同比增长8.7%。

开发商操纵房价,银行放宽房贷信贷尺度以及过度投机才是中国房价急剧上涨的真正原因。

还有外资涌入导致的房地产市场泡沫、信用评级体系发展滞后等潜在风险也不容忽视。

对住房抵押贷款风险管控不足。

居民在预期到房价上涨将会持续后,就认为越早买房越好,导致许多暂时没有购买能力的消费者的住房需求被提前,这使住房信贷需求旺盛。

而持续的房价上涨以及过多的流动性,弱化了放贷机构的风险意识。

对于银行等金融机构而言,住房抵押贷款是风险较低、贷款利率较高、贷款收益期长的贷款品种。

在当前中国资本管制较严、投资种类有限的情况下,住房抵押贷款对银行来说是极具吸引力的。

因而在个人住房抵押贷款市场,银行间的竞争格外激烈。

为了牟取利润,部分金融机构有意放松对借款人还贷能力的审查,信贷人员仅凭借款人身份证明、个人收入证明等比较原始的材料对借款人的还贷能力进行审核,导致客户和银行之间信息严重不对称,从而埋下了“断供”的隐患。

如今深圳的“断供”一族正说明了这一风险的存在。

只有上述三者能够一起透析中国房贷市场,增强风险危机意识,中国房地产市场才能健康、长久的发展。

[责任编辑:张新雷]●和GLONASS-M卫星)。

第三阶段计划发射第三代卫星GLONASS-K,其质量只有目前卫星质量的一半,增加了第三民用信号L3(1164MHz ~1215MHz);在星载预留负荷上增加了搜索和救援载荷;与此同时,其寿命增加到10年;计划在该阶段达到24颗在轨卫星(包括GLONASS-K卫星和GLONASS-M卫星)满星座运行。

截止目前,在轨卫星共有16颗,其中正常工作的卫星有12颗,另有4颗处于维护中。

计划到2009年底达到在轨24颗卫星,满足全球无间隙覆盖,并且定位精度与美国的GPS相当。

3.欧洲伽利略(GALILEO)系统的发展现状1999年,欧洲提出了建立伽利略导航卫星系统的计划。

经过长时间的酝酿,2002年3月26日,欧盟15国交通部长会议一致决定,正式启动伽利略导航卫星计划,并由欧洲空间局合作开发。

伽利略系统的空间部分由30颗MEO(Medium Earth Orbit)轨道卫星组成。

卫星分布在三个高度为23222Km,与赤道倾角为56°的轨道上,每个轨道有10颗工作卫星和1颗备用卫星。

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