地球同步轨道(geosynchronous orbit)又称24小时轨道,卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期(23小时56分4秒),且方向亦与之一致,卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变。
地球同步轨道是倾角为零的圆形地球同步轨道称为地球静止轨道,因为在这样的轨道上运行的卫星将始终位于赤道某地的上空,相对于地球表面是静止的。
这种轨道卫星的地面高度约为 3.6万千米。
它的覆盖范围很广,利用均布在地球赤道上的 3颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一部分地区外的全球通信。
倾斜地球同步轨道卫星它的运行路线叫做运转轨道,运转轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。
根据倾角的不同,可将同步轨道分为静止轨道、倾斜轨道和极地轨道。
卫星定位有2种模式,有源和无源。
有无源是对导航系统来说的,不是指被导航设备。
一般来说,有源导航需要导航系统发射信号给导航设备,交互通信后,提供导航;无源则是被动接受被导航设备发射的信号,从而定位和导航,它不需要发射信号,从而更保密和安全。
3.1 定位原理的比较
北斗导航系统是主动式双向测距二维导航,由地面中心站解算出位置后再通过卫星转发给用户,用户接收并显示接收到的信息。
GPS是被动式单向测距三维导航,只需要接收4个卫星的位置信息,由用户设备独立解算自己三维定位数据。
3.2 星体轨道的比较
北斗导航系统是在赤道面上设置两颗地球同步卫星,卫星的赤道角距为60。
GPS 系统共有24颗卫星,分布在六个轨道面上,轨道倾角55度,轨道面赤道角距为60。
,其高度约为20000km,属于中轨道卫星,绕地球一周约1 lh58min。
3.3 覆盖范围的比较
北斗导航系统是区域性卫星导航系统。
而GPS是全球导航定位系统,在全球的任何一点,只要卫星信号未被遮蔽或干扰,都能接收到三维坐标。
3.4 系统容量的比较
北斗导航系统由于是主动双向测距系统,用户设备不仅要通过地球同步卫星向地面中心站发射申请信号,而且还要接收地面中心站返回的信号,因此,系统的用户容量取决于卫星的可用频带宽度、信号的调制和编码方式以及地面中心站的运算速度,它的用户容量是有限的。
GPS是单向测距系统,用户设备只要能接收从导航卫星发出的导航电文就可进行测距定位,
因此GPS的用户容量是无限的。
3.5定位精度的比较
北斗导航系统三维定位精度约几十米,系统的水平定位精度取决于用户高度信息的精度,如果用户的高度信息精度低,误差则可以达到几百米。
另外,由于卫星的几何分布的关系,赤道区域的精度较低,而极高纬度区因不能有效覆盖而无法使用。
GPS三维定位精度民用码在取消选择可用性SA后约为15m。
3.6 通信能力的比较
北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力,可以独立完成移动目标的定位与调度功能。
GPS系统本身不具备通信能力,需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。