随着智能手机的普及、5G通讯的发展以及智能驾驶技术的不断完善，全球卫星导航系统GNSS在民用领域的应用越来越重要。庞大的客户人群为导航系统赢得强大的商业价值，同时反过来催生更强大的导航系统发展与壮大。
卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS）是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统，允许小巧的电子接收器确定它的所在位置（经度、纬度和高度），并且经由卫星广播沿着视线方向传送的时间信号精确到10米的范围内。接收机计算的精确时间以及位置，可以作为科学实验的参考。
全球卫星导航系统
目前美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯系统GLONASS、欧盟的伽利略系统Galileo和中国的北斗卫星导航系统BDS为联合国卫星导航委员会认定的四大全球卫星导航系统。另外还有中国区域定位系统CAPS、印度的区域导航卫星系统IRNSS和日本的准天顶卫星系统QZSS等区域性的卫星导航系统。
（1）全球卫星定位系统GSP由美国政府1970年开始研制，1994年全面建成。GPS导航卫星方案为24颗中轨道卫星（MEO，Medium Earth Orbit），高度约20200公里，均匀分布在6个轨道面上，每个轨道面4颗卫星。
24颗卫星中，21颗工作卫星，3颗备用卫星。卫星轨道面与地球赤道面的轨道倾角为55°，各轨道平面升交点的赤经相差60°。
该方案能保证任何时候全球任何地点至少可以观测到4颗卫星。
GPS卫星定位系统示意（来源：www.gps.gov）
截止目前，GPS在轨卫星共有31颗（不包括备用卫星），采用的是新旧搭配方式。
GPS在轨卫星（来源：www.gps.gov）
GPS可以提供标准定位服务SPS（Standard Positioning Service）、精确定位服务PPS（Precision Positioning Service）、广域增强服务WAAS（Wide Area Augmentation System）和城市监督CM（Civil Monitoring）。
（2）格洛纳斯系统最早在1976年由苏联海军提出，1982年开始组网，至1995年整个系统基本完善。但由于俄罗斯经济不断低迷，该系统曾一度面临崩溃。2010年俄罗斯修修补补，才慢慢补齐了所有24颗卫星。目前在轨卫星27颗，其中备用卫星2颗，测试卫星1颗。
格洛纳斯系统的24颗卫星轨道高度为19000公里，属于中轨道卫星。
卫星分布在3个轨道面上，每个轨道面8颗卫星。轨道面与地球赤道面轨道倾角为64.8°。
与其他卫星导航系统使用世界大地坐标系（WGS84）不同，格洛纳斯系统使用的则是1990年苏联官方所制定的PZ-90参考坐标系。
格洛纳斯系统示意
格洛纳斯系统工作卫星数目
（3）伽利略定位系统由欧盟提出，通过欧洲空间航天局和欧洲导航卫星系统管理局共同建造的。伽利略系统的第一颗试验卫星于2005年12月28日发射，第一颗工作卫星于2011年8月21日发射。该系统计划发射30颗卫星，预计2020年完成，其中包括24颗工作卫星和6颗备用卫星。
伽利略系统的30颗卫星轨道高度为23222公里，属于中轨道卫星。
卫星分布在3个轨道面上，每个轨道面10颗卫星（8颗工作卫星和2颗备用卫星）。轨道面与地球赤道面轨道倾角为56°。
该计划提出的初衷是减少对美国GPS系统的依赖，尤其是在发生战争时，能够使用自己的系统进行卫星定位。前后有中国、以色列、乌克兰、印度、摩洛哥、韩国等非欧盟国家直接或间接参与了该计划，但由于美国的阻挠和干扰加上欧盟在核心技术方面的限制，我国放弃了伽利略系统，并坚定自研北斗导航系统。
2019年7月11日至18日期间，伽利略系统出现严重故障，所有卫星信号曾一度中断。
伽利略系统示意
伽利略系统运行方式（来源：GSA）
（4）北斗系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，并制定了三步走的长远计划（分别对应三代北斗导航系统）。
第一步为北斗一号，为试验验证阶段，属于有源区域卫星定位系统。1994年正式立项，2000年发射了2颗试验验证卫星，2003年又发射了1颗备用卫星，3颗卫星全部为地球同步轨道卫星。该阶段卫星定位精度为100米。
第二步为北斗二号，属于无源区域卫星定位系统。2004年启动，共发射16颗卫星，5颗为地球同步轨道卫星，5颗为倾斜同步轨道卫星。2012年12月正式提供卫星导航服务，服务范围涵盖亚太大部分地区。
第三部为北斗三号，属于无源全球卫星定位系统，预计2020年完成全部30颗卫星部署。30颗卫星包括3颗地球同步轨道卫星，24颗中轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星。中轨道卫星分布在3个轨道面上，每个轨道面8颗卫星，轨道倾角为55°。
预计2020年5月北斗三号最后一颗卫星即将发射升空，届时整个北斗三号以及背后的自主研发的整个北斗全球卫星定位系统也将画上完美的句号！
北斗系统示意（来源：北斗卫星导航系统）
北斗卫星导航系统发射卫星一览（来源：北斗卫星导航系统）
综合以上，四大全球卫星定位系统相同之处在于：
1、卫星数目基本在24颗-30颗之间。
2、卫星轨道倾角基本在55°-65°之间。
3、卫星轨道除了地球同步轨道，大部分都在地球中轨道上（20000公里附近）。
不同之处在于：
1、大地参考坐标系不同。
2、参考时间不同。
3、卫星所占频段不同。
GPS目前能够达到的定位精度可达分米级，技术较成熟，目前北斗的定位精度最高为米级。
但是不管怎样，作为自主研发的北斗卫星导航系统，必将在军事科技、交通运输、减灾救灾等领域必将发挥越来越重要的作用。
蜗牛科普，欢迎大家切磋讨论。
全球卫星导航系统中轨道卫星轨道参数对比
全球卫星导航系统卫星参数对比
全球卫星定位系统其它参数对比
网站声明：文章内容来源于网络，本站不拥有所有权，请认真核实，谨慎使用，本站不承担相关法律责任。