一、GNSS的相關概念

全球衛星導航定位系統簡稱全球導航衛星系統（GNSS，Global Navigation Satellite Systems）。依據ITU-R的《無線電規則》，該系統提供的無線電通信業務稱為衛星無線電定位業務和衛星無線電導航業務，它們是利用通信衛星提供的無線電定位業務和無線電導航業務，而無線電導航業務是基于無線定位電業務；無線電定位業務時基于無線電測定業務。因此，在《無線電規則》中給出了上述所提到的業務術語的具體定義，詳見下表1-1-1。

表 1-1-1：相關無線電定位業務和無線電導航業務的定義

在了解了上述相關無線電業務之后，我們需要進一步了解“測定”（determination）、“定位”（location）和“導航（Navigation）”的漢語詞義。根據我國的相關詞典及辭典，這三個詞語的漢語詞義詳見下表1-1-2，這有助于我們理解無線電測定業務、無線電定位業務和無線電導航業務的概念。由上述相關術語和詞語的含義可知，導航功能的實現是應首先完成定位功能的。

表1-1-2：“測定”、“定位”和“導航”的漢語詞義

全球導航衛星系統（GNSS）是導航衛星系統（NSS）的一種類型，即根據提供的衛星無線電定位和導航業務的地理范圍，將導航衛星系統分為全球導航衛星系統（GNSS）和區域導航衛星系統（RNSS，Regional Navigation Satellite System）。目前，在網運行的全球導航衛星系統（GNSS）主要有：美國的全球定位系統（GPS）、俄羅斯的全球導航衛星系統（GLONASS）、歐洲的伽俐落系統（GALILEO）和中國的北斗衛星導航系統（BDS）。在我國國家標準GB/T 19391-2003《全球定位系統（GPS）術語及定義》中給出這些系統的定義（不包括BDS），詳見下表1-1-3。相關區域導航衛星系統（RNSS）有：日本的QZSS系統、印度的IRNSS系統等。

表 1-1-3：GB/T 19391-2003給出的相關全球導航衛星系統（GNSS）的定義

事實上，在2020年我國發布的國家標準GB/T 39267《北斗衛星導航術語》中對相關術語有其專門的定義，包括術語“定位”和“導航”作為一種技術的定義；以及相關衛星導航系統的特定定義，特匯總與下表1-1-4中。

表1-1-4：GB/T 39267-2020給出的相關導航衛星系統（NSS）的定義

二、GNSS的系統構成

全球導航衛星系統（GNSS）的系統架構，通常是由：空間段（指導航衛星星座）、地面段（指系統運行管理的地面設施）和用戶段（指用戶設備）三部分所構成。

1、空間段

空間段是指：衛星導航系統中，空間所用衛星及其組成星座的總稱。所謂星座是指按一定空間位置分布和排列，為實現定位、導航、授時等目標而協調工作的一組導航衛星的總稱。全球導航衛星系統（GNSS）要實現全球導航，單顆或幾顆衛星是難以實現的，必須有數十顆或更多顆衛星構成星座，在地球空間不同的平面、不同的軌道進行有計劃的分布組合，以實現地球表面的覆蓋。空間段星座的設置與GNSS要呈現的定位精度、提供的服務種類和性能有極大的關系。事實上，上述提到的目前國際上在用的GNSS系統采用了不同的星座，下表2-1匯總了不同的GNSS系統采用的星座情況。由表可知，我國的BDS系統分別采用了GEO、IGSO、MEO三種衛星軌道；而GPS、GALILEO和GALILEO系統只是采用了MEO一種軌道。因而我國的BDS系統的定位精度及提供的服務種類等明顯呈優。

表 2-1：國際上不同的GNSS系統采用的星座情況

2、地面段

地面段是指：維持衛星導航系統正常運行的地面系統的總稱。一個龐大的GNSS系統是需要地面設施及人員進行操控、維護及管理的，包括相關信息數據的采集、計算、傳輸、注入等，類型包括主控站、監測站、注入站等若干。下表2-2匯總了不同的GNSS系統地面段的設置情況。

表 2-2：不同的GNSS系統地面段的設置情況

3、用戶段

用戶段是指：用于接收、處理導航衛星信號并實現定位、測速、和授時等功能的設備的總稱。亦即用戶用來享受導航系統所提供的各類服務的終端設施。

三、GNSS系統提供的服務

1、服務種類

GNSS系統提供的服務主要是定位服務、導航服務（包括測速）和授時服務（向用戶傳遞標準時間）及搜救服務等。但是，不同的GNSS系統又增加了其各種特色服務，具體匯總于下表3-1中。由表可知，尤其是我國的BDS系統，具有精密單點定位服務、區域短報文通信服務、國際搜救服務、地基增強服務等獨有的特色服務。

表 3-1：不同GNSS系統提供的服務種類

2、關于增強服務

所謂GNSS系統增強，是指用于改進GNSS提供的導航服務性能（精度、完好性、、連續性、可用性等）的技術。也就是說，增強服務是對上述服務種類的在服務性能上的改進與改善。那么GNSS系統增強技術可分為星基增強技術和地基增強技術，具體含義詳見下表3-2。如BDS目前提供的地基增強服務，是用戶可通過本服務實現實時米級、分米級、厘米級和事后毫米級的高精度定位，其主要性能指標包括定位精度和收斂時間等。

表 3-2：星基增強技術和地基增強技術的含義

3、關于公開服務與授權服務

對于GNSS系統所提供的服務，相對于服務對象，又可分為公開服務和授權服務。公開服務是指向普通用戶提供的服務；授權服務是指向特定用戶提供的服務。公開服務一經申請就可使用；授權服務是需要經GNSS系統的管理者的特許方可使用。有時也直接稱為民用和軍用等。

四、國際在用GNSS介紹

衛星無線電定位業務是地面物體通過無線電和衛星溝通進行測距或測速，計算出自己在地球上的位置，根據位置坐標及其它變化的信息，判斷自己的航向。衛星定位系統的出現，解決了地球上乃至天空中大范圍、全球性、高精度和快速定位的問題。目前，國際上在用的全球導航衛星系統（GNSS）主要有下述的四套系統：

1、美國的GPS系統

美國的GPS系統是國際上第一套GNSS系統。它始于1960年，美國為海軍建立的子午儀（Transit）導航系統，利用單星多普勒頻率測量定位原理，定位一次需要的測量為2分鐘以上，且定位精度較差，無法滿足軍用需求。于是在1978年，美國開始實施全球定位系統（GPS，Globe Positioning System），當初也稱為導航星系統。它是第一個以人造衛星為基礎的全球無線電導航系統，當初主要是軍用系統。1984年，美國對GPS采取降低C/A碼定位精度的選擇可用性（SA，Selective Availability）技術，故意降低GPS的定位精度開放予民用，以防止未經許可的用戶把GPS用于軍事目的。2000年5月開始停止使用SA政策，民用GPS的定位精度達到平均6.2米的實用化水平，從而掀起GPS產業和應用熱潮。當初GPS系統在我國也得到了大量的普及與應用。

事實上，GPS系統在1993年12月達到初始運行能力，提供全星座標準服務定位服務（SPS），到1994年全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座部署完成提供服務。其空間段和地面段的設置詳見表2-1和表2-2。

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2、俄羅斯的格林納斯導航衛星系統（GLONASS）

俄羅斯是在1982年2月正式向國際電信聯盟（ITU）提交通知書，宣稱將于同年5月開始部署格林納斯導航衛星系統（GLONASS）。它是在前蘇聯的低軌衛星導航系統“蟬”的基礎上開發的全球導航衛星系統，其宗旨是為全世界范圍內的飛機提供無線電導航，也可供國內的船只導航。由于眾所周知的俄羅斯國情的原因，GLONASS系統研制、部署建設經歷比較坎坷，直到2014年年底開始全功能運作，其空間段和地面段的設置情況詳見表2-1和表2-2。雖然也是24顆星的星座，但與GPS在星座構成、信號體制、衛星設計等方面有很大的不同。

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3、歐洲的伽俐落系統（GALILEO）

由歐盟（UE）和歐洲空間局（ESA）一起創建并開發的導全球航衛星系統稱為伽俐落系統（GALILEO）。GALILEO系統于2002年3月正式啟動，于2016年12月宣布具備全球初始服務能力，系統的空間段、地面段及提供的服務在上述已有了介紹。

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4、中國的北斗系統（BDS）

我國著眼于國家安全、經濟社會發展的需要，在上個世紀后期，開始探索適合我國國情的導航衛星系統的發展道路，決定自主開發建設、獨立運行的導航衛星系統，并起了一個很有意義的名字，稱為北斗導航衛星系統（BDS，BeiDou Satellite）。該系統定位為為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時等服務的國家級空間基礎設施。為了穩妥的發展建設，我國決定采用北斗一號（試驗系統）、北斗二號（RNSS）、北斗三號系統（GNSS）的三步走的發展戰略。目前提供全球服務的北斗三號系統已于2020年7月31日被國家宣布正式開通，為用戶提供具有中國特色的導航衛星服務，其系統的空間段、地面段及提供的服務在上述已有了介紹。

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