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摘要：文章主要介绍了GNSS的组成部分GPS、GALILEO、GLONASS、北斗卫星导航系统的发展现状，以及GNSS在现代测绘、交通、公共安全和救援和现代农业各领域的运用。关键字：GNSS;GPS;伽利略;格洛纳斯;北斗卫星导航系统;发展现状;应用;前言：GNSS的全称是全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem），它是泛指所有的全球卫星导航系统以及区域和增强系统，它利用包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO、中国的北斗卫星导航系统，美国的WAAS(广域增强系统）、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统）等卫星导航系统中的一个或多个系统进行导航定位，并同时提供卫星的完备性检验信息(IntegrityChecking)和足够的导航安全性告警信息。一、GNSS发展及现状GPS起始于1958年美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。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，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。1995年4月27日GPS宣布投入完全工作状态以后，翌年便启动GPS现代化计划，对系统进行全面的升级和更新。计划分为三步：第一步自2003年开始发射12颗BLOCK-ⅡR型卫星进行星座更新。第二部发射BLOCK-ⅡF型卫星替换GPS星座中老旧卫星，提升系统性能，首颗卫星于2010年5月28日发射，2012年10月4日发射第三颗。第三部发射BLOCK-Ⅲ型卫星，计划2014年发射首颗星，20年内完成满星座部署。GPS现代化实现后，将在很大的程度上提高GPS系统的安全性、连续性、可靠性和测量精度。1999年初欧盟提出伽利略(GALILEO）计划。2002年3月，正式启动了GALILEO计划。欧洲航天局在2005年12月27日发射了第一颗GALILEO演示卫星，这标志着欧洲的全球卫星导航系统的开发工作迈出了第一步。根据2008年4月通过的欧洲GALILEO全球卫星导航系统的最终部署方案，GALILEO计划将分两个阶段实施，即2008年至2013年的建设阶段和2013年以后的运行阶段。总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。建成后将与GPS在L1和L5频点上实现兼容和互用。在2010年欧盟委员会的一份报告中，又重新调整了伽利略计划正式运行的时间节点，根据最新的时间节点，该计划启动到实现运营分4个发展阶段实施：2002-2005年为定义阶段，论证计划的必要性、可行性及具体实施措施;2005-2011年为在轨验证阶段，其任务是成功研制、实施和验证伽利略空间段及地面段设施，进行系统验证。2011-2014年为全面部署阶段，包括制造和发射正式运行卫星，建成整个地面基础设施;2014年之后为开发利用阶段，提供运营服务，按计划更新卫星并进行系统维护等。但是根据欧盟委员会最新的报告称伽利略系统将于2014年投入使用的说法已经被推翻，该计划在2017-2018年之前难以投入运行。GLONASS(格洛纳斯）项目是苏联在1976年启动的项目，1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星，遭遇了前苏联解体，俄罗斯经济不景气，但始终没有中断过系统的研制和卫星的发射。终于1996年1月18日实现了空间满星座24颗工作卫星正常地播发导航信号。早期的GLONASS卫星寿命只有3年，而俄罗斯在20世纪90年代后期由于经济窘迫，长时间没有补充卫星，导致卫星数目不断减少，系统性能急剧衰退。1998年2月仅剩下12颗卫星，到2000年情况最严重时只剩下6颗卫星。从1999年开始，俄罗斯陆续向GLONASS星座注入了两代寿命更长的GLONASS-M卫星，GLONASS正在逐步进入恢复阶段，截止到2009年12月，在轨运行GLONASS卫星已达19颗，已满足覆盖俄罗斯全境的需求，到2010年10月俄罗斯政府已经补齐了该系统需要的24颗卫星。莫斯科时间2011年11月4日俄罗斯航天部门使用一枚“质子-M”重型运载火箭，将3颗GLONASS-M卫星成功送入太空，使该系统在轨卫星群有28颗卫星，达到了设计水平。此外，GLONASS也在开展现代化计划，在2011年2月26日发射其利用CDMA编码的GLONASSK，实现与GPS/GALILEO在L1频点上的兼容与互用。其现代化计划预计在2017年完成，星座卫星数量达到30颗。“北斗卫星导航系统”一词一般用来特指北斗卫星导航第二代系统，也被称为北斗二号，是中国的第二代卫星导航系统，英文简称BDS，曾用名COMPASS。1983年中国开始筹划建设自主卫星导航定位系统。1994年中国正式开始北斗卫星导航试验系统(北斗一号）的研制，并在2000年发射了两颗静止轨道卫星，区域性的导航功能得以实现。2003年又发射了一颗备份卫星，完成了北斗卫星导航试验系统的组建。2004年，中国启动了具有全球导航能力的北斗卫星导航系统的建设(北斗二号），计划空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星，并在2007年发射一颗中地球轨道卫星，进行了大量试验。2009年起，后续卫星持续发射，并在2011年开始对中国和周边地区提供测试服务，2012年12月27日完成了对亚太大部分地区的覆盖并正式提供卫星导航服务，并预计将于2020年形成全球覆盖的能力，并提供导航定位和短报文通信服务。日本现有两个相关系统，一个是2007年开始投入使用的MSAS卫星系统。MSAS系统由两颗静止卫星组成的，其中一颗作为备用。因为它发射的定位信号与GPS相同，可以作为一个GPS卫星被使用。MSAS卫星发射的导航电文能够对GPS定位进行补偿以提高精度和可靠性，是覆盖亚洲的地区性广域差分增强系统。日本计划不依赖美国GPS卫星，在2020年建立一个由7颗卫星组成的区域性定位系统--准天顶卫星系统。准天顶卫星系统则由3颗倾斜轨道卫星组成。通过轨道设计，使得从日本本土来看，在任何时间总能够有其中的一颗在接近天顶的位置，保证了在大楼林立的都市和山谷等地该卫星不会被遮挡。日本媒体号称其将GPS精度提高了300倍。印度政府2007年9月11日批准了由美国雷神公司的帮助下实现了基于GPS的星基导航系统—静地轨道增强导航(GAGAN）系统。该系统将满足日益增长的空中交通导航的需要，加强航空导航能力，定位准确性良好。2006年7月4日印度空间研究组织(ISRO）宣布，在未来5－6年，印度将筹划研发本国卫星导航系统——“印度区域导航卫星系统”(IRNSS）。这将为印度提供独立于现有系统(如GPS）的卫星导航能力。该系统由7颗卫星(很可能进入静地轨道和/或椭圆轨道）和地面站组成。该项目的投资将列入印度的“十一五”计划。三、GNSS的应用3.1测绘应用GNSS已广泛应用于高精度大地测量和控制测量、地籍测量和工程测量、道路和各种线路放样、水下地形测量、大坝和大型建筑物变形监测及地壳运动观测等领域。特别是山区的大地测绘相对传统方法可节省大量的时间、人力、物力和财力。3.2交通应用空运方面通过GNSS接收设备，使驾驶员着陆时能准确对准跑道，同时还能使飞机紧凑排列，提高机场利用率，引导飞机安全进离机场。水运方面能实现船舶远洋导航和进港引水。陆运方面出租车、租车服务、物流配送等行业利用GNSS技术对车辆进行跟踪、调度管理，合理分布车辆，以最快的速度响应用户的架乘车或送货请求，降低能源消耗，节省运输成本。今后，在城市中建立数字化交通电台，实时发播城市交通信息，车载设备通过GNSS进行精确定位，结合电子地图以及实时的交通状况，自动匹配最优路径，并实现车辆的自主导航。3.3公共安全和救援应用GNSS对火灾、犯罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的响应效率，可将损失降到最低。有了它的帮助，救援人员就可在人迹罕至、条件恶劣的大海、山野、沙漠，对失踪人员实施有效的搜索、救援。装有GNSS装置的交通工具在发生险情时，可及时定位、报警，使之能更快、更及时地获得救援。老人、孩童以及智障人员佩戴由GNSS、GIS与GSM整合而成的协寻装置，当发生协寻事件时，协寻装置会自动由发射器送出GNSS定位信号。即使在无GNSS定位信号的室内时，亦可通过GSM定位方式得知协寻对象的位置。3.4农业应用当前，发达国家开始把GPS技术引入农业生产，既所谓的“精准农业耕作”。该方法利用GNSS进行农田信息定位获取，包括产量监测、土壤采集等，计算机系统通过对数据的分析处理，决策出农田土地的管理措施，把产量和土壤状态信息载入带有GNSS设备的喷湿器中，从而精确地给农田地块施肥、喷药。通过实施精准耕作，可在尽量不减产的情况下，降低农业生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥除虫对环境造成的污染。四、结束语GNSS应用产业具有高技术、高投入、高附加值、高成长性的特点，随着GNSS技术向民用的开放，它所蕴藏的巨大商机被挖掘出来，据统计，GNSS的应用已经超过了500种，在欧美等发达国家，GNSS产业每年创造效益达到数百亿美元。特别是随着卫星导航接收机的集成微型化，出现各种融GNSS、通信、计算机为一体的个人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众，成为继通信、互联网之后的信息产业第三个新的增长点和国家综合国力的重要组成部分。我国GNSS产业，作为十二五重点规划的战略性新型产业，近年来实现了超过40%的年复合增长率(2006-2009)。我国GNSS产业已经进入了持续高速成长的上升通道，预计我国GNSS产业在未来数年内将保持至少20-30%的复合增长，在2020年形成一个超过5000亿元的GNSS产业圈。参考文献：[1]胡晓，高伟，李本玉.GNSS导航定位技术的研究综述与分析[J].全球定位系统，2009，34(3).[2]王解先.全球导航卫星系统GPS/GNSS的回顾与展望[J].工程勘察，2006(3).[3]张浩，李晓东，杜晓冬.GLONASSM卫星的研究与应用[J].遥测遥控，2007，28(3).[4]王厚基.GLONASS和GNSS简介[J].海洋技术，1998，17(2).[5]柴霖.GLONASS的最新进展及可用性分析[J].电讯技术，2007，47(4).[6]徐菁.欧洲伽利略卫星导航系统进展[J].徐菁.中国航天.2011年第8期.[7]何立居.Galileo系统及其搜救服务[J].航海技术.2008(4).[8]张双城.全球导航卫星系统GNSS最新进展及带来的机遇和挑战[J].工程勘察.2010年第8期.[9]丁翔羽.GNSS现代化及研究的热点问题[J].物探装备.2010年第20卷第1期.[10]顾国华.GNSS科学发展与前景[J].全球定位系统，2008，33(4).