GPS，卫星导航中的老大哥
    GPS的英文全名是“Naviclation Satellite Timing And Ranging／Global Position SyStern”，即卫星测时测距导航／全球定位系统。GPS系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。到底卫星信号是如何帮助我们准确定位的呢?其实非常的简单，卫星信号中所包含的信息大致包括卫星的星图轨道信息和精确无比的时间信号，通过速度时间与距离的公式，再辅以四点定位的原理就可以确定用户的位置了。因此，我们只需要知道两个信息就足够了：1.卫星的精确位置；2.卫星与我们之间的距离。
    首先，怎样才能准确的知道卫星的位置呢?实际上，运行于宇宙空间的GPS卫星，每一个都在时刻不停地通过卫星信号向全世界广播自己的当前位置坐标信息。任何一个GPS接收器都可以通过天线很轻松地接收到这些信息，并且能够读懂这些信息。这就是这些位置信息的来源。然后解决卫星与我们之间的距离需要一个非常简单的公式，距离=速度x时间。在这里，速度不是卫星的速度，也不是我们的速度，而是使用了一个绝对速度，光速。我们已经知道每一个GPS卫星都在不辞辛劳地广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳。GPS接收器收到数据包后，用当前时间(当前时间当然只能由GPS接收器自己来确定了）减去时间戳上的时间，就是数据包在空中传输所用的时间了。知道了数据包在空中的传输时间，那么乘上它的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，也就是该卫星到GPS接收器的距离了。在理论上只需要搜寻到4颗卫星就可以准确定位。目前GPS三维定位精度P码已由16m提高到6m，C/A码已由25-100m提高到12m，授时精度约20ns，这是目前民用导航系统中定位精度最高的。
    不过，由于GPS控制权在美国手里，为了防范“某些国家”利用该系统威胁美国，GPS系统对外国只提供低精度的卫星导航信号，而且说不准哪天美国不高兴，就可以让你的导航变成摆设。为了不在这方面受限，我国在上个世纪90年代中期决定：在太空中安置属于自己的“眼睛”——北斗系统。

中国版黄金眼，北斗卫星导航系统
    北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。
  北斗导航系统由太空中的导航卫星、地面控制中心以及用户终端三部分组成。双星定位是北斗系统的基本工作原理：以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，以测定的卫星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。通过地面中心站配有的电子高程地图，提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面，然后用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。不过，双星定位存在一定的盲区和模糊区，因此后来我国在双星有源定位系统的基础上利用一颗备份卫星可实现三星无源定位。
    三颗同步卫星同时向用户发送导航电文，用户接收机则像GPS用户接收机那样处理发自这三颗卫星的导航电文，再结合用户自带气压高度表提供的高度信息即可自行解算出用户的位置。相对于GPS所采用的单向测距定位不同，北斗导航系统采用主动双向测距的询问一应答系统，除了让你自己知道在什么时间、什么地方之外，还可以将你的位置信息发送出去，使你想告知的其他人获知你的情况。而且除了提供定位外，北斗卫星导航系统还拥有一项独特的绝技——短信功能，可别小看了这个每次只能发送120个字的功能，在有手机信号的地方可能没什么用，但在关键时刻，这很可能就是“救命信”。按照规划，北斗卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，采用“东方红”-3号卫星平台。30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星，27颗MEO卫星平均分布在倾角为55度的三个平面上，轨道高度21500公里。目前我国已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星，已完成区域性组网，可实现亚洲地区无盲点定位导航，系统完全具备了稳定连续的覆盖亚太地区的服务能力。覆盖全球的北斗卫星导航系统，预计在2020年左右建成。当全球系统建成以后，北斗的威力将成倍增加，将具备和GPS完全一样的功能。

“北极熊”出没，GLONASS导航系统
     GLONASS（格洛纳斯）是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写，可为全球海陆空以及近地空间的各种军、民用户全天候、连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。
    GLONASS是由太空中的导航卫星、地面支持系统以及用户终端三部分组成。GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成，均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上。不同于GPS的卫星信号所采用码分多址体制(每颗卫星的信号频率和调制方式相同)，GLONASS采用频分多址体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同，因此具有更强的抗干扰能力。地面支持系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站(含激光跟踪站)和外场导航控制设备组成。而GLONASS用户设备(即接收机)则接收卫星发射的导航信号，并测量其伪距和伪距变化率，同时从卫星信号中提取并处理导航电文，接收机处理器对上述数据进行处理并计算出用户所在的位置、速度和时间信息。
    GLONASS系统也提供军用和民用两种服务。GLONASS系统完成全部卫星的部署后，其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1.5米之内。不过，GLONASS系统一直处于降效运行状态，现只有8颗卫星能够正常工作，其精度要比美国GPS系统低，目前GLONASS系统绝对定位精度水平方向为16米，垂直方向为25米。

GPS，地位仍难撼动
  由于技术的成熟及芯片、产品化早已进入普及化阶段，GPS仍是目前导航市场上当之无愧的老大哥，它已经成为智能手持设备上的标配功能。不过由于美国不公开GPS导航的顶层算法和星座参数，导致上游的芯片开发和OEM开发板等基础终端设备产业也是被国外厂商绝对垄断。这让有远见的芯片厂商看到了北斗导航所带来的机会。

成本，北斗系统普及化进程的最大障碍
  作为导航后起之秀，北斗虽属“小字”辈，但发展速度足可以神速来形容。不过，目前用户仍是以行业级专航领域为主，规模仍远远落后于GPS，正受制于民用市场规模仍较小，无法通过大量出货摊低研发、市场推广成本等，造成北斗导航模块成本远远高于GPS。不过目前我国自主导航系统逐步民用化，让很多企业瞄准了导航产业。值得一提的是芯片巨头MTK（中国台湾芯片厂商联发科），也加入了上游核心芯片的解决方案中来，致力于推动北斗导航的发展，其生产的接收器SoCMT3332/MT3333就可支持美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo及日本QZSS等五种全球卫星导航系统的信号。未来随着应用的增加，产品成熟度的提高，北斗导航终有一天会成为国内智能手持设备的必选项。

GLONASS，少数派
    如果从定位而言，GLONASS性能并不逊色于GPS，不过由于长期以来GLONASS更注重于专业级市场，特别是军用领域，在民用市场的发展一直处于停滞不前的情况。正因为专业，因此也被一些旗舰手机所采用以作为营销亮点。如iPhone 4S、三星Glalxy S3就采用了GPS与GLONASS双导航定位芯片，可以实现更快速、更准确的卫星定位。

选自《电脑报》