2.1.4 伽利略卫星导航系统

伽利略卫星导航定位系统（Galileo positioning system）是继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS的第三个可供民用的全球卫星导航定位系统，是欧盟正在建设的卫星导航定位系统。伽利略卫星导航系统具有卫星数多、轨道位置高、轨道面少的优点，可为社会生活中的接收机用户提供3种基本服务：免费服务、加密且需要交费的服务、加密且需要满足更高要求的服务。

伽利略系统在2016年完成部署6颗Galileo-FOC卫星，同年底欧洲委员会随即正式宣布伽利略卫星导航系统初始服务启动。服务包括三种类型：开放服务、授权服务和搜索与救援服务。2017年12月，伽利略系统的19～22号卫星由一枚阿里安-5火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射成功，欧洲航天局表示此次成功发射意味着距该系统全部卫星组网并实现覆盖全球的导航服务只差最后一次发射[16]。下一代伽利略导航卫星将使用阿里安-6火箭发射，预计发射时间在2020年底至2021年中期，将一次发射2颗重750kg的卫星至约23000km的地球中轨道。2017年欧洲航天局将伽利略相关的管理职责转交给了欧洲GNSS局（GSA），此后欧洲还将继续发射新的卫星，部署卫星星座，逐步改善全球的服务性能和可用性。

1. 伽利略卫星导航系统坐标系

伽利略卫星导航系统所采用的坐标系统是基于伽利略地球参考框架（Galileo Terrestrial Reference Frame, GTRF）的ITRF-96大地坐标系[17]，其几何定义为：原点位于地球质心，Z轴指向IERS推荐的协议地球极点方向，X轴指向地球赤道与BIH定义的零子午线交点，Y轴满足右手坐标系。GRS80椭球坐标系基本常数见表2-6。

表2-6 GRS80椭球坐标系基本常数

伽利略时间（GST）系统的起算时刻是UTC的1999年8月22日0时0分0秒，与UTC存在固定跳秒。GST与UTC的关系为

式中，n为跳秒数，由国际地球自转服务组织提供。

2. 伽利略卫星导航系统的组成

伽利略卫星导航系统主要由三部分组成：空间段、地面段和用户终端。

（1）空间段

伽利略卫星导航系统的空间段由分布在3个倾角为56°、高度为23616km的等间距轨道上的30颗中轨道地球轨道卫星构成，每个轨道上均匀分布10颗卫星（1颗备份卫星，9颗正常工作的卫星），可满足全球无缝隙导航定位。卫星绕地球一周时间约14h 22min，卫星寿命为20年，卫星重量为625kg，功率为1.5kW。

（2）地面段

伽利略卫星导航系统的地面段由伽利略上行链路站（GUS）、伽利略控制中心（GCC）、伽利略全球通信网络和伽利略监控站网络（GCN）四部分组成，可实现卫星和任务控制的两大功能。

（3）用户终端

伽利略系统是一个多功能的互操作系统，可以与GPS和GLONASS进行组合，实现多功能的操作，提高卫星定位的能力。

3. 伽利略卫星导航系统的电文与信号

伽利略卫星导航系统的信号分为三个频段，分别为E5（1164～1215MHz）、E6（1260～1300MHz）以及E2-L1-E1（1559～1592MHz）。E5频段再细分为E5a和E5b频段。各频段的中心频率分别为，E5a为1176.45MHz、E5b为1207.14MHz、E6为1278.45MHz、E2-L1-E1为1575.42MHz[17]。与GPS相同，伽利略系统的导航电文由各伽利略卫星在ES、E6、L1和L6信号上以50bit/s播发的1500bit导航电文，是用户接收机进行定位和导航的数据基础。