2.1.4 伽利略衛星導航系統

伽利略衛星導航定位系統（Galileo positioning system）是繼美國的GPS和俄羅斯的GLONASS的第三個可供民用的全球衛星導航定位系統，是歐盟正在建設的衛星導航定位系統。伽利略衛星導航系統具有衛星數多、軌道位置高、軌道面少的優點，可為社會生活中的接收機用戶提供3種基本服務：免費服務、加密且需要交費的服務、加密且需要滿足更高要求的服務。

伽利略系統在2016年完成部署6顆Galileo-FOC衛星，同年底歐洲委員會隨即正式宣布伽利略衛星導航系統初始服務啟動。服務包括三種類型：開放服務、授權服務和搜索與救援服務。2017年12月，伽利略系統的19～22號衛星由一枚阿里安-5火箭從法屬圭亞那庫魯航天中心發射成功，歐洲航天局表示此次成功發射意味著距該系統全部衛星組網并實現覆蓋全球的導航服務只差最后一次發射[16]。下一代伽利略導航衛星將使用阿里安-6火箭發射，預計發射時間在2020年底至2021年中期，將一次發射2顆重750kg的衛星至約23000km的地球中軌道。2017年歐洲航天局將伽利略相關的管理職責轉交給了歐洲GNSS局（GSA），此后歐洲還將繼續發射新的衛星，部署衛星星座，逐步改善全球的服務性能和可用性。

1. 伽利略衛星導航系統坐標系

伽利略衛星導航系統所采用的坐標系統是基于伽利略地球參考框架（Galileo Terrestrial Reference Frame, GTRF）的ITRF-96大地坐標系[17]，其幾何定義為：原點位于地球質心，Z軸指向IERS推薦的協議地球極點方向，X軸指向地球赤道與BIH定義的零子午線交點，Y軸滿足右手坐標系。GRS80橢球坐標系基本常數見表2-6。

伽利略時間（GST）系統的起算時刻是UTC的1999年8月22日0時0分0秒，與UTC存在固定跳秒。GST與UTC的關系為

式中，n為跳秒數，由國際地球自轉服務組織提供。

2. 伽利略衛星導航系統的組成

伽利略衛星導航系統主要由三部分組成：空間段、地面段和用戶終端。

（1）空間段

伽利略衛星導航系統的空間段由分布在3個傾角為56°、高度為23616km的等間距軌道上的30顆中軌道地球軌道衛星構成，每個軌道上均勻分布10顆衛星（1顆備份衛星，9顆正常工作的衛星），可滿足全球無縫隙導航定位。衛星繞地球一周時間約14h 22min，衛星壽命為20年，衛星重量為625kg，功率為1.5kW。

（2）地面段

伽利略衛星導航系統的地面段由伽利略上行鏈路站（GUS）、伽利略控制中心（GCC）、伽利略全球通信網絡和伽利略監控站網絡（GCN）四部分組成，可實現衛星和任務控制的兩大功能。

（3）用戶終端

伽利略系統是一個多功能的互操作系統，可以與GPS和GLONASS進行組合，實現多功能的操作，提高衛星定位的能力。

3. 伽利略衛星導航系統的電文與信號

伽利略衛星導航系統的信號分為三個頻段，分別為E5（1164～1215MHz）、E6（1260～1300MHz）以及E2-L1-E1（1559～1592MHz）。E5頻段再細分為E5a和E5b頻段。各頻段的中心頻率分別為，E5a為1176.45MHz、E5b為1207.14MHz、E6為1278.45MHz、E2-L1-E1為1575.42MHz[17]。與GPS相同，伽利略系統的導航電文由各伽利略衛星在ES、E6、L1和L6信號上以50bit/s播發的1500bit導航電文，是用戶接收機進行定位和導航的數據基礎。