多种全球定位导航系统的对比，信号及频谱分布

GLONASS系统

俄罗斯的GLONASS系统和美国的GPS系统类似，也是一种全球卫星定位系统。系统共有24颗卫星，分布在3个轨道，每个轨道上有8颗卫星，轨道高度19100 km。

图1 GLONASS 卫星星座

GLONASS系统也拥有军用码和民用码两种PRN码，定位精度与GPS系统相当。其中C/A码码速率为511 kHz，码长511，码周期1 ms；P码速率5.11 MHz。不同的是，GLNOASS系统各卫星使用相同的PRN码，采用频分多址的方式进行区分。各卫星的频率为：

                                              

k = 1, 2, 3……, 24为卫星编号。L1频段GPS信号与GLONASS信号频谱分布如图2所示。

图 2 GPS和GLONASS信号L1频段频谱分布

GLONASS信号地面强度为-161~-155.2dBW。

GLONASS系统最初的卫星寿命过短，加上苏联解体造成资金缺乏，至2005年7月，系统只有10颗可用卫星。现在GLONASS系统也进行了现代化升级，发射了新型的长工作寿命卫星，增发了L2 C/A信号。

 GALILEO系统

GALILEO系统由欧盟各国推出，系统总共包含30颗卫星，均匀分布在3个轨道上，轨道高度23000 km，运行周期14h 4min，轨道倾角56°。GALILEO系统也采用PRN码进行定位，与GPS系统兼容但又独立于它。GALILEO系统的主要特点是多载频、多用户、多服务。

GALILEO系统主要包括10个信号，位于4个频段。

1）E5频段：频率范围1164~1215 MHz，包含E5a和E5b两个频段，每个频段各包含2个信号，调制方式为AltBOC(15，10)，码速率为10.23 MHz，最小信号接收功率为-155dBW。该频段主要提供公开服务（Open Service，OS）和生命安全服务（Safety-of-Life，SOL）。

2）E6频段：频率范围1215~1300 MHz，包含3个信号，调制方式是BPSK，码速率5.115 MHz，最小信号接收功率为-155 dBW。该频段主要提供公共特许（Public Regulated Service，PRS）和商业加密服务（Commercial Service，CS）。

3）E2-L1-E1：频率范围1559~1591 MHz，包含3个信号，中心频率1575.42 MHz用于兼容GPS。E1频段覆盖范围1587~1591 MHz，调制方式为BOC(1，1)，码速率1.023 MHz，最小信号接收功率为-157 dBW，主要提供公开服务和生命安全服务。E2频段覆盖范围1559~1563 MHz，主要提供公共特许服务。

图 3 GALILEO信号频谱分布

GALILEO系统信号的频谱分布如图3所示。

北斗系统

北斗系统是我国为了摆脱美国技术垄断，防止在国防、军事等重要国家安全领域受制于人而自主研制的卫星导航系统。采用CGS2000坐标系，在亚洲范围内拥有更好的定位精度。

北斗系统计划由35颗卫星组成，拥有地球静止轨道（GEO），中轨道（MEO）和地球倾斜轨道（IGSO）三个轨道。

2009年7月，中国公布了新的北斗卫星导航系统信号方案，新体制信号集中在B1、B2和B3三个工作频段上，每个导航信号上均正交调制了普通码和精密码两种伪码，频谱分布如图4所示。导航电文中除了广播星历等参数外，还在GEO卫星上广播广域差分信息。

图 4北斗信号频谱分布

 

 系统对比 

对比主要的卫星导航系统，可以发现各系统之间具有一些相似性。

1）星座类似，均有24~30颗卫星组成，实现全球覆盖；

2）工作频率类似，均工作在L波段，频率在1164~1610 MHz范围内；

3）采用PRN码进行测距定位，有粗码和精码两种码。码速率越高，定位精度越高，信号带宽越宽。

4）信号发射功率相近，信号最小接收功率在-161~-150dBW之间。

5）极化方式相同，发射信号均采用右旋圆极化方式。