世界各国都高度重视卫星导航系统的建设发展，目前在轨的全球导航卫星定位系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO以及我国的北斗（BEIDOU）定位系统（张双成等，2010）。未来几年内GNSS系统将进入一个全新阶段，形成GPS、GLONASS、GALILEO和BEIDOU四大系统并存的局面，卫星总数将超过100个。届时导航卫星的可用性、连续性和可靠性等将会有显著改善，同时也会产生多系统、多卫星的优化使用问题（陈俊勇，2009）。

图4-9　卫星导航定位示意图

1.GPS

GPS卫星星座由24颗卫星构成，卫星位于6个地心轨道平面内，每个轨道4颗卫星，各个轨道接近于圆形，而且沿着赤道以60°间隔均匀分布，相对于赤道面的倾角为55°，轨道半径26600 km，轨道周期718 min。GPS可以为全球用户提供24h导航和授时服务，已得到全面应用，并直接形成了卫星导航产业。目前，美国正在逐步实施GPS现代化计划，旨在加强GPS在美军现代化战争中的保障作用，并保持GPS系统在全球民用卫星导航领域的主导地位。

GPS现代化计划中，采用的主要技术措施有：①关闭SA信号，改善空间信号的精度，消除因SA产生的伪距误差；②更新GPS信号结构，增加第三民用信号L5，该信号比L1信号具有增加带宽、提高码元速率、增加发射功率以及改进数据奇偶检查等优势；③启动GPS Block III卫星计划，重点表现为放弃目前的MEO轨道的GPS星座，转而采用“HEO+GEO”的星座形式，同时GPS BlockⅢ卫星将会采用M码波束技术；④更新GPS地面设施，提高监测卫星信号的能力，使得控制网络更为强大，提高GPS在民用和军用方面的精度和安全性。

2.GLONASS

GLONASS是由原苏联国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统，该系统是全世界第二个全球导航卫星系统。GLONASS星座由24颗（3颗备用）卫星组成，均匀分布在3个互成120°夹角的轨道面上，轨道高度约19100 km。每个轨道面上有8颗卫星彼此相距45°。相邻轨道面上的卫星之间相位差为15°，轨道周期约为675.8 min。GLONASS系统采用的是频分多址而不是码分多址，导航卫星的识别是依据分辨卫星广播的载波频率差异来实现的。

GLONASS卫星虽然已于1996年组网成功并正式投入运行，但由于多方面的原因，系统没有得到持续维护，至2000年底卫星数量已减少至6颗。随着经济情况的好转，俄罗斯政府制订了“拯救GLONASS”的补星计划，并着手对系统进行现代化改造。2010年后重新建成由24颗GLONASS-M卫星和GLONASS-K卫星组成的卫星星座。2015年发射新型的GLONASS-KM卫星，改进地面控制系统及坐标系统，使其与ITRF框架保持一致，提高卫星钟的稳定度，以进一步改善系统的性能。(www.daowen.com)

3.GALILEO

GALILEO是欧洲自主、独立的民用全球卫星导航系统，提供高精度、高可靠性的定位服务，实现完全非军方控制、管理，可以进行覆盖全球的导航和定位功能。GALILEO计划分为两步，第一步建立欧洲地球同步导航覆盖服务EGNOS，也是后续GALILEO计划研究的基础；第二步建立独立的民用全球卫星导航系统GALILEO。GALILEO系统是国际合作最为广泛的定位系统，除欧洲外，中国、以色列、印度、韩国等多国都在参与该系统的建设。

2005年12月，第一颗GALILEO试验卫星GIOVE-A成功进入预定轨道，并于2006年1月开始向地面发送信号，开启了GALILEO系统的序幕。2013年3月，欧洲航天局首次利用在轨卫星进行了地面定位。2015年9月，GALILEO系统第9颗、第10颗全面运行能力卫星（FOC）由“联盟号”火箭搭载发射升空。按照系统设计方案，建成后的GALILEO系统将由30颗导航卫星构成，其中27颗为工作卫星，3颗为候补卫星，卫星高度为23616km，位于3个倾角为56°的轨道平面内。

4.BEIDOU

北斗卫星导航系统（BEIDOU Navigation Satellite System）是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，是与世界其他卫星导航系统兼容并用的全球卫星导航系统。第一代北斗卫星导航系统由4颗地球同步轨道卫星（2颗工作、2颗备用）、地面控制部分和用户终端三部分组成，北斗一代形成的双星定位系统，可向中国大陆境内和台海周边地区提供有源定位服务。

第二代北斗卫星导航系统（北斗区域导航卫星系统）由14颗卫星组成，包括5颗地球静止轨道（GEO）卫星、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中地球轨道（MEO）卫星。2012年12月27日，北斗区域卫星导航系统宣布投入正式运行，并开始向中国及周边地区提供定位服务。北斗区域系统在中国区域可为用户提供10m精度的三维位置服务，在亚太地区可提供20m的位置精度服务。

2015年3月，第17颗北斗导航卫星发射成功，标志着中国北斗卫星导航系统启动实施由区域运行向全球拓展。北斗全球卫星导航系统将由5颗地球静止轨道（GEO）卫星和30颗非地球静止轨道（Non-GEO）卫星组成。GEO卫星分别定点于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。Non-GEO卫星由27颗MEO卫星和3颗IGSO卫星组成。其中，MEO卫星轨道高度21500 km，轨道倾角55°，均匀分布在3个轨道面上；IGSO卫星轨道高度36000 km，均匀分布在3个倾斜同步轨道面上，轨道倾角55°，3颗IGSO卫星星下点轨迹重合，交叉经度为118°，相位差120°。