卫星导航系统

卫星导航系统
上级分类	导航系统、​無線電導航衛星服務
用途	全球定位系统
简称	GNSS、​GNSS
使用者	便携式导航器
使用	navigation satellite

卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统，允许小巧的电子接收器确定它的所在位置（经度、纬度和高度），并且经由卫星广播沿视线方向传送的时间信号精确到数米至厘米的范围内。接收机计算的位置和时间可以作为导航、定位和授时（PNT）服务的基础。截至2024年，共有四个覆盖全球GNSS系统在运行：美国的全球定位系统（GPS，1978年首射，1994年建成）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS，1982年首射，1995年建成）、中国的北斗卫星导航系统（BDS，2000年首射，2020年建成）^[1][2]和欧洲联盟的伽利略定位系统（Galileo，2011年首射，2016年运行）。^[3]此外还有两个区域导航系统：日本的准天顶卫星系统（QZSS）和印度的印度区域导航卫星系统（IRNSS/NavIC）。^[4]

各全球系统一般由24–30颗中地球轨道卫星组成，分布在数个轨道平面上，轨道倾角大于50°，轨道周期约12小时（高度约20000公里）。北斗系统还包含3颗地球同步轨道和3颗地球静止轨道卫星。

卫星导航的基本原理是三边测量：接收机测量从至少三颗卫星发出的信号传播时间，据此计算与各卫星的距离。每颗卫星播发的信号包含其精确星历（轨道数据）和信号发射时间。接收机利用这些信息求解四个未知数（经度、纬度、高度和时间），因此理论上需要至少四颗卫星才能获得三维定位。^[5]

卫星搭载原子钟以维持整个星座的时间同步。由于广义相对论效应，卫星上的时钟每天比地面时钟快约38微秒，这一偏差已通过软件校正。^[6]现代接收机还使用卡尔曼滤波将来自多颗卫星的噪声数据融合为连续的位置、时间和速度估计。

地面无线电导航的历史已有数十年：台卡导航系统（DECCA）、罗兰导航系统（LORAN）和欧米茄导航系统均使用地面长波发射台播发脉冲信号。第一个卫星导航系统是20世纪60年代美国军方部署的子午仪卫星系统（Transit），其工作原理基于多普勒效应——卫星沿已知轨道广播已知频率的信号，接收机通过监测频率偏移计算自身位置。^[7]

现代全球导航卫星系统的发展始于1978年GPS首颗卫星的发射；GLONASS于1982年跟进，1995年实现全球覆盖。中国的北斗系统从2000年的区域试验系统起步，2020年完成全球星座部署。^[8]欧盟的伽利略系统于2016年实现早期运行能力，2021年完成全部24颗卫星部署。

全球卫星导航系统国际委员会認定系統

•  美国：全球定位系統（GPS），共有24顆工作衛星，1978年首次發射，1994年建成。
•  俄羅斯：全球導航衛星系統（GLONASS），共有24顆工作衛星，1982年首次發射，1995年建成。
•  中國：北斗卫星导航系统（BDS），共有30顆工作衛星，2000年首次發射，2020年建成。
•  欧洲联盟：伽利略定位系統（GALILEO），共有24顆工作衛星，2011年首次發射。2022年建成。^[9]

•  印度：印度區域導航衛星系統（IRNSS），共有7顆工作衛星，長遠目標增至24顆。
•  日本：準天頂衛星系統（QZSS），共有5顆工作衛星，長遠目標增至11顆。

航天
历程 太空競賽 航天年表 行星际探测 探月
航天科技应用 地球观测卫星 间谍卫星 通訊衛星 卫星导航系统 空间望远镜 太空探索 太空游客 太空移民
航天器 无人航天器 人造衛星 空间探测器 载人航天器 载人飞船 航天飞机 空间站 貨運飛船 空天飞机
航天发射 发射场 发射台 发射载具 一次性发射载具 可复用发射载具 宇宙速度 非火箭航天发射
航天飞行任务种类 亚轨道 入轨飞行 行星際航行 恆星際旅行 星系际旅行
管理机构 ASA CSA CNSA ESA CNES DLR ISRO ISA ISA ASI NADA KARI JAXA NZSA Roscosmos TASA SSAU SUPARCO UKSA NASA UAESA
太空军事 PLAMSF AAE IRGCASF VKS USSF
太空作战司令部 COMAE NORAD CDE DSA COS SOS NATO SC CONIDA ADD UKSC USSPACECOM
民营航天 公理航天 阿斯特拉太空 畢格羅宇航 蓝色起源 诺斯洛普·格鲁门 火箭实验室 内华达山脉公司 SpaceX 維珍銀河 XCOR空天 星际荣耀 星河动力 蓝箭航天 零壹空间 翎客航天 ARCAspace 哥本哈根亚轨道 近地点航天 晉陞太空科技
航天主题

1. ^ 北斗三号基本系统建成及提供全球服务情况发布会. （原始内容存档于2018-12-28）. 
2. ^ China's GPS rival Beidou is now fully operational. CNN. 2020-06-24 [2020-06-26] （英语）. 
3. ^ Galileo. www.euspa.europa.eu. [2026-05-31] （英语）. 
4. ^ India to build a constellation of 7 navigation satellites. livemint.com. 2007-09-05 [2011-12-30]. （原始内容存档于2020-11-28）. 
5. ^ Relativistic Effects on the Satellite Clock. Pennsylvania State University. [2026-06-03] （英语）. 
6. ^ GNSS signal. Navipedia. ESA. [2018-11-17] （英语）. 
7. ^ Jury, Harold L. Application of the Kalman Filter to Real-time Navigation using Synchronous Satellites. Proceedings of the 10th International Symposium on Space Technology and Science (Tokyo). 1973: 945–952 （英语）. 
8. ^ China's GPS rival is switched on. BBC News. 2012-03-08 [2020-06-23] （英语）. 
9. ^ Constellation Information | European GNSS Service Centre (GSC). www.gsc-europa.eu. [2026-05-31].