中国自主知识产权的定位系统和美国GPS有区别吗？

北斗卫星导航定位系统是中国研制的区域性主动三维卫星定位与通信系统(CNSS)，是继美国GPS和俄国GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。

GPS系统概念

导航卫星授时测距全球定位系统(以下简称GPS)是一种中程圆轨道卫星定位系统。可以为地球表面大部分地区(98%)提供精确定位、测速和高精度时间标准。该系统由太空中的24颗GPS卫星组成；地面有1个主控站、3个数据注入站和5个监测站，客户端为GPS接收机。至少需要四颗卫星来快速确定客户端在地球上的位置和高度；可以连接的卫星越多，解码的位置就越准确。

该系统由美国政府于20世纪70年代开发，完成于1994。它最初是由美国国防部开发的，用于军事计时、定位和导航。希望基于卫星导航的技术能构成下一世纪的主要无线电导航系统并满足应用。1978年发射第一颗GPS卫星，前十颗卫星称为BLOCK I实验卫星，1989到1993年发射的卫星称为BLOCK II/IIA量产卫星。1994年发射第24颗BLOCK II/IIA卫星后，GPS已达到初始运行能力(IOC)，24颗GPS卫星提供全球全天候定位导航信息。1995年4月27日，美国空军航天司令部宣布GPS达到完全作战能力，更换BLOCK I卫星，24颗卫星全部为BLOCK II/IIA卫星，随后发射了4颗BLOCK IIA和1颗BLOCK IIR卫星，成功满足了军事实践的操作。

由于这项技术的快速发展，民间应用的需求与日俱增，对传统导航方式产生了更为革命性的影响。

全球定位系统简介

全球定位系统(GPS)实际上由24颗卫星组成，其中三颗是备用卫星。这些卫星分布在距离地面20200多公里的地方，属于6个轨道平面。卫星轨道平面倾角55度，提供全球全天候、每秒一次、连续定位信号。这些卫星每11小时58分钟绕地球一周，也就是每天绕你头顶两次，它们像月亮一样不停地绕着地球转，速度大约是每秒1.8英里。这些卫星需要地面控制站随时监控，看GPS卫星是否在正确的轨道上，运行是否正常。此外，监控中心可以将信息上传到卫星上，然后卫星会将这些信息发送给GPS用户使用。地面有五个监控中心，四个数据上传站和一个控制中心。这些控制站按纬度划分他们控制的卫星。从概念上讲，GPS代表整个系统，包括天上的卫星、地面控制站和GPS接收机。不过一般来说，GPS就是GPS接收机的意思，因为我们大多数人只会在使用中接触GPS接收机。通常使用的GPS接收机在任何时候接收四个或更多的卫星。用户只需要有一个GPS接收器，不需要额外付费。GPS信号可以分为两类:民用的标准定位服务(SPs)和军用的精密定位服务(PSS)。民用信号存在误差，其最终定位精度约为100米；捕捉的精度在十米以下。2000年后，克林顿政府决定取消加在民用信号上的误差。所以现在民用GPS的定位精度可以达到10米左右。

GPS系统有以下优点:全天候，不受任何天气影响；全球覆盖率(高达98%)；高精度三维恒速计时；快速、省时、高效；用途广泛，功能多样；可移动定位；与双星定位系统不同，接收机在使用过程中不需要发出任何信号，增加了隐蔽性，提高了其军事应用效率。

为了提高民用精度，科学界开发了另一种技术，称为差分全球定位系统(DGPS)。即通过使用附近已知的参考坐标点(通过其他测量方法获得)来校正GPS误差。将这个实时误差值加入到自身坐标运算的考虑中，可以得到更精确的值。

GPS可分为2D导航和3D导航，在卫星信号不足的情况下无法提供3D导航服务，高度精度明显不足，有时会达到10倍误差。但是经纬度上的改善误差很小。在高楼多的地区，卫星定位器要花很长时间才能捕捉到卫星信号。

北斗卫星

北斗卫星导航定位系统是中国研制的区域性主动三维卫星定位与通信系统(CNSS)，是继美国GPS和俄国GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。该系统由三颗北斗定位卫星(北斗一号)(两颗工作卫星和一颗备份卫星)组成，地面部分主要由地面控制中心和北斗用户终端组成。可为用户提供全天候、24小时实时定位服务，定位精度可达数十秒(ns)，精度与GPS相当。

三颗导航定位卫星的发射时间如下:

2000年6月65438+10月31；

65438+2000年2月21；

2003年5月25日，第三颗卫星是备份卫星。

系统组成和工作原理

北斗卫星导航定位系统由两颗地球静止轨道卫星、一个地面中心站和一个用户终端组成。北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”:以两颗卫星在轨的已知坐标为中心，以卫星到用户终端的实测距离为半径，形成两个球面，用户终端将位于这两个球面相交的圆弧上。地面中心站配有电子高程图，提供以地球中心为圆心，以中心到地球表面的高度为半径的不均匀球面。通过数学求解圆弧与地球表面的交点就可以得到用户的位置。

之所以称为“主动定位”，是因为用户终端在定位时需要向定位卫星发送定位信号，通过信号到达定位卫星的时间差来计算用户位置。

北斗导航系统与GPS系统的比较

1.覆盖范围:北斗导航系统是覆盖中国的区域导航系统。覆盖范围约为东经70-140，北纬5-55。GPS是一种覆盖全球的全天候导航系统。可以保证在地球任何地方随时观测到6-9颗卫星(实际上最多可以观测到11颗卫星)。

2.卫星数量和轨道特征:北斗导航系统在地球赤道面上设置两颗地球同步卫星，每颗卫星的赤道角距约为60°。GPS将在六个轨道平面上设置24颗卫星，赤道倾角为55°，赤道角距为60°。卫星处于准同步轨道，绕地球一周11小时58分钟。

3.定位原理:北斗导航系统是主动双向测距二维导航。地面中心控制系统为用户解决三维定位数据的计算。GPS是被动伪码单向测距三维导航。用户设备独立计算它自己三维位置数据。“北斗一号”的这种工作原理带来了两个问题。一种是用户在定位的同时失去无线电隐蔽性，这在军事上是相当不利的。另一方面，因为设备必须包括发射机，所以在体积、重量、价格和功耗方面处于劣势。

4.定位精度:北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS P码三维定位精度由16m提高到6m，C/A码由25-100m提高到12m。定时精度约为20ns。

5.用户能力:北斗导航系统是一个具有主动双向测距的查询-应答系统。用户设备和地球同步卫星不仅需要接收来自地面中心控制系统的询问信号，还需要向地球同步卫星发送应答信号。这样，系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此，北斗导航系统的用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要收到导航卫星发来的导航电文就可以进行测距定位，所以GPS用户设备的容量是无限的。

6.生存能力:和所有导航定位卫星系统一样，“北斗一号”是基于中央控制系统和卫星工作的，但“北斗一号”显然对中央控制系统的依赖性要大得多，因为定位解算是在那里完成的，而不是由用户设备完成的。为了弥补这个系统的脆弱性，GPS正在发展星际横向数据链技术，以便在主控站被摧毁的情况下，GPS卫星可以独立运行。北斗一号系统原则上排除了这种可能性，一旦中央控制系统损坏，系统无法继续工作。

7.实时性:北斗一号用户的定位申请要回传到中控系统，中控系统会计算出用户的三维位置数据，然后回传给用户。其间需要通过地球静止卫星往返一次，加上卫星转发，中央控制系统的处理时延会更长，所以对于高速运动的物体，定位误差会加大。另外，北斗一号卫星导航系统也有自己的一些特点。

1.“北斗”具有定位和通信双重功能，具有GPS不具备的短报文通信功能。

2.北斗的定位精度是1.2m。

3.北斗终端价格在2万元左右。

4.接收终端不需要铺设地面基站。

灾难中心的船只可以在一秒钟内发送消息。

对比度:

虽然GPS已经被广泛使用，但它绝不是完美的。

1.它的规模太大，成本太高，其他国家很难效仿。俄罗斯和欧洲航天局是典型的例子。

2.GPS只能用于导航，不能实现通信功能，无法满足用户日益增长的需求。如果只依靠GPS，就很容易被别人控制。“性卫星定位系统，这个领域的应用业务才刚刚开始。在此之前，一些民用试点项目已经进行了一年多。

“北斗一号”与GPS的区别主要在两个方面。一方面是技术体系的差异。GPS是接收定位系统，只中继信号，用户接收后就可以做定位，不受容量限制。“北斗一号”是双向的，既有定位系统，也有通信系统，但容量有限，GPS是由美军控制的军民两用系统，对全球开放。我们中国说我们用的GPS可以免费接收它的信号，但是美国人不承诺保证你的使用。目前不收费，但不承诺永远不收费。

美国的GPS刚开始用的时候比北斗一号贵很多。上世纪80年代末90年代初，人们使用GPS系统，最便宜的GPS接收机要几万块钱，贵的要几十万，一套两个。北斗现在的用户终端价格比GPS低端价格还贵。目前GPS的价格一般导航系统几千元，高精度GPS几万到几十万元。北斗的用户终端目前在2万元左右。

另一个问题是，它的用途和特性不同。GPS解决了我在哪里的问题，比如在沙漠里，在海洋上。北斗不仅解决了我在哪里的问题，还解决了你在的时候他在哪里的问题。北斗的用户终端其实是有接收功能的，而GPS只有接收功能。它只通过接收知道自己的位置，而北斗有接收功能。它的定位需要传输，然后才能得到位置。同时，它的位置可以传递给你或者关心你的人。其实北斗是一个具有定位和通信双重功能的设备，在用户群体上是有区别的。接收场合是。

PS:以前北斗演示的时候，国家地震局地震研究所的一个研究员做了一个演示报告，讲这个问题。北斗系统将成为生命线工程，即一些与人类生存活动相关的工程，比如大地震。地震发生后，我们所有的有线系统都可能失去功能，而北斗系统作为卫星监测系统，不仅可以有及时的位置报告，还可以进行通信，比如海啸。事实上，它是由地震引起的。北斗做救援很有用。它可以及时发送位置和相关信息，我们可以将信息发送给相关部门。其实价格和用户数量有关。一万用户和十万用户相比，用户终端的成本会有很大差别。现在主要成本在用户终端。北斗用户终端刚才说有发送有接收。随着用户服务的发展，费用肯定会降下来。所以“北斗”是民用的。

北斗一号的潜力主要在于定位和通信一体化领域，需要这种一体化功能的领域将得到充分应用。现在只有客户需要定位，对北斗的需求并不迫切。但是北斗卫星导航定位系统对于既需要定位又需要传输的用户来说是非常有用的。

北斗的定位精度与GPS相当，一般在1.2m左右..按照规定，目前北斗导航系统在国内开放使用。

PS:北斗双星定位导航系统的手持机已经发放到边防基层连队，得到了广泛使用。

一、整机组成

手机外观结构:整机外观由军绿色和深灰色组成；整机具有一定的防雨雪、防高低温和防腐蚀能力；有两种操作方式:触摸屏和键盘。外形尺寸≤225×8165×5850mm3，重量:720g；

手机内部结构:手机包括天线、射频模块、主板、电池等。主板上设有电源开关和显示终端工作状态的指示灯，即电源和发射状态指示灯和卫星信号锁定指示灯(2)；RS232接口(1)，接口数据线2m；机内配置的电池能保证终端连续工作88小时以上(传输频率不超过1次/分钟)；

二、基本功能

1，定位功能

设备应能通过北斗定位应用指令实时提供所在位置的经度、纬度和高程，定位精度小于20m，并以标准形式显示(经度、度、分、秒)、(纬度、度、分、秒)、(高程、米)和(时间、年、月、日、时、分)。采用BJ54坐标系。

当设备接收到北斗定位信息时，会根据设置给出声、光或符号提示，并可以方便地转换到其他界面。

设备可设置北斗自动定位频率，受终端用户级别限制，自动定位时设备仍可正常通信。

终端收到授权用户(指挥者)发送的北斗激发定位指令后，自动发出定位请求。

2.通信功能

用户一次最多可以发送120个汉字的信息，快递通信一次最多只能发送13个汉字。

终端设备本身具有信息打字、编辑、发送、接收和显示的功能。

信息传输后，具有请求系统回执的功能，可以手动设置。

接收通讯信息时，根据设定的声、光或符号提示，实时显示通讯时间、通讯地址和通讯消息。

通信报文中的数字和字符采用ASCII码编码，汉字采用GB 2312编码。来自外设的数据以透明方式传输，无需改变编码。基本汉字字体要求为GB 2312-80的一级字体。

根据先进先出的原则动态存储接收的通信信息。通信信息包括通信时间、通信地址和通信消息。接收到的通信信息可以被人为锁定、存储、解锁和删除。存储容量为20包数据，锁定存储容量为10包数据，每包数据不超过200字节。

用户终端可以向中央控制系统查询其他用户发送给该用户的通信消息和通信回执。

3.时间校正功能

终端配有时钟(年-月-日-小时-分-秒)，系统接收到的信息自动核对。

4.集成气压计、温度计和电子罗盘。

5.远程关闭功能

终端设备收到控制中心的远程关闭指令后，将永久关闭终端。

6.数据接口功能

用户终端应具有通用数据接口(RS232串口),以便于与外部设备进行数据通信。

7.用户识别功能

该终端具有多用户识别功能，通过智能IC卡实现。智能IC卡的相关规定和协议请参考卫星定位站的相关技术文件。

三、工作环境:

温度:-20 ~+55℃储存环境:-40 ~+80℃；

湿度:5% ~ 98%冲击:6克/秒

振动:0.1g/(20 ~ 100) Hz。