(一)四大卫星导航系统起步时间不一,但各具特色 目前全球导航系统委员会(ICG, International Committee on GNSS)确定的四大全球卫星导航系统,即美国的GPS、俄罗斯的GLONASS(格洛纳斯)、欧洲的GALILEO(伽利略)及中国的北斗(COMPASS)卫星导航系统。GPS是目前唯一全面运行的卫星导航系统,占据全球卫星导航产业的主要地位,拥有庞大的相关产业链。俄罗斯的GLONASS系统以及我国的北斗卫星导航系统均已运营(北斗一代为试验系统,二代计划2011年底前运营),具备一定的市场规模。欧洲的GALILEO系统之前一直处于缓慢的发展中,计划2014年正式运营,目前在整个产业中占比较小。但GLONASS、GALILEO和北斗系统近期发展速度较快,都在积极部署新一代的卫星导航系统,整体指标和GPS相比各有优劣。总体上,全球卫星导航系统呈现以GPS为主(占据90%以上应用市场份额),其他三家各有特色的“一家领先,三家加速跑”的格局。
图:全球4大卫星导航系统
1、美国的GPS系统起步最早,占据全球卫星导航系统的市场主体 GPS (Global Positioning System)即全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的空间卫星导航定位系统,其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。GPS系统已耗资300多亿美元,经过20多年的研究测试和实验,于1994年3月完成24颗卫星在轨的完整系统网络,可以覆盖全球98%的地区。 GPS系统主要由三部分构成: (1)空间星座:在地球上空6个轨道面上由24颗卫星(每个轨道面4颗,此外在轨的还有3颗有源备份卫星)组成的空间卫星网络系统,使用户在全球任何时间、任何地方都可观测到4颗以上的卫星;(2)地面站系统:由地面主控站、基站、监测站及地面天线组成的地面站系统,用以获取卫星发射的信息,计算卫星星历及其相对位置;(3)用户终端系统设备:用户配置的终端设备等用户端设备系统,实现具体功能。 GPS系统的主要特点为:1,全球卫星覆盖;2,全天候信息服务;3,三维高精度获取速度和时间信息;4,反应速度快、效率高;5,功能多、应用广泛。 GPS系统使用范围广泛,在陆海空都有相关应用:(1)陆地应用,主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等;(2)海洋应用,包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;(3)航空航天应用,包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。 1993年底美国政府正式向全球民间用户免费开放GPS导航系统(GPS定位信号相当于广播信号,用户可以免费接收),从此开启了全球卫星导航系统市场。GPS系统成为当今全球主导性的导航系统,是各行业和大众应用中,各相关产业(包括芯片、终端设备制造和导航服务)研发的基础,占据了全球卫星导航市场约90%以上的份额。