全球定位卫星系统

全球定位卫星系统（共12篇）

全球定位卫星系统 篇1

卫星导航系统，即“全球卫星导航系统”，主要用于定位测量等。全球现在比较先进的系统有美国的全球定位系统GPS，俄罗斯的格洛纳斯系统GLONASS，欧洲的伽利略系统Galileo以及中国的“北斗”系统，它们都被联合国确认为全球卫星导航系统四大核心供应商。这些系统既有共同之处，也各具特色。

1 美国全球定位系统GPS

GPS拥有24颗导航卫星，使用码分多址的技术在两个频率广播测距码和导航数据。GPS的定位速度非常快而且精确度很高，还可以提供连续的速度和位置变化信息，这使它在导航系统中占据了相当重要的地位。

布局：21颗卫星（另外3颗备用）分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。定位精准度很高甚至达到毫米级，但对民用开放的精度只有10米。

GPS测量不需要测量站之间可视，这就使得测量工作的地址有更多的选择性，产生的费用也随之降低。随着现代科技的发展，自动控制技术的进步，某些观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。有的工作需要长时间连续工作，使用人工操作难度是相当大的，而使用GPS则可采用数据通讯方式，将收集到的信息直接传送到处理中心完全实现自动化。

WGS84坐标系统是为GPS的使用而建立的，现已成为使用最广范的基准标准系统，因而使用GPS测量得到的结果是相关联的。

2 俄罗斯“格洛纳斯”系统GLONASS

俄罗斯的GLONASS，作为导航系统其基本构成和功能都与GPS相似，可用于定位测速等。该系统共有24颗卫星投入使用，与GPS不同的是其卫星识别采用频分多址，每一颗卫星都占用一个单独的频率。GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。所有卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。

布局：已有21颗卫星（另外3颗备用），分布于3个轨道平面，导航精度在5至6米左右，而为民用使用的精度同样也只达到10米。它的定位精度比GPS略低，采用三星定位方式。

与GPS、Galileo以及北斗相比，GLONASS的定位精度稍微低一些，但由于GLONASS采用的是频分多址，各个卫星的载波频率都不一样，故它能够很好的避免整个系统同时被干扰，即抗干扰能力最好。也因为它与其它三个系统的卫星识别方式不同，其接收机不可能通用，所以在今后它将面临巨大的成本压力。

3 欧洲“伽利略”系统Galileo

欧洲为了满足本地区导航定位的需求，同时又不愿过于依赖美国的GPS系统，于是开始自行研发，Galileo系统应运而生，欧盟建立了自主的民用全球卫星定位系统。

布局：计划30颗卫星（其中3颗备用），分布于3个倾斜角为56度的轨道，轨道位置离地面高度约为24000千米，定位误差不超过1米。目前，Galileo的建设还未完成，投入实际使用的卫星只有26颗，剩余卫星将于近期发射入轨。Galileo对外开放的定位精度为10米左右，然而对于一些特殊的商用服务其精度可达到10厘米。

相比GPS,Galileo的每颗卫星都安装有特殊的收发器，即当用户发生危险时可发送求救信号，此信号被Galileo的卫星接收后会直接转发到救援中心，以便救援中心调配工作。

Galileo卫星导航定位系统的设计功能强大，它的建成将明显改善全球卫星导航定位领域的服务质量。可以看出Galileo卫星导航定位系统是非常具有潜力的，对未来的科技经济灯方面有着至关重要意义。

4 中国“北斗”系统

2012年已投入使用的北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，目前服务范围已覆盖亚太地区。北斗卫星导航系统的空间端为35颗卫星，主控站、注入站和监测站构成了系统的地面端，用户端由北斗用户终端以及与GPS、GLONASS、Galileo等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

布局：总共有35颗卫星，其中包含30颗非静止轨道卫星和5颗静止轨道卫星，目前已有16颗卫星处于运营状态，定位精度10米。采用双星定位，能实时为用户确定其所在经纬度和海拔高度。

其实北斗卫星导航系统距离我们普通人并不遥远，现在的手机以及车载导航系统只要装有北斗的接收芯片，都可以使用北斗系统的定位和导航功能快速查找和选择所需的路线。北斗在气象方面的应用，对我国的天气预报准确度和气象数据的分析有极大的帮助，提升我国天气预警业以及防灾减灾的能力。

北斗卫星导航系统可以对飞机的位置进行实时定位，将它与其它的导航设备配合使用，信息将更加精确，这便使得航空运输更加安全可靠。到2020年，35颗卫星将全部投入使用，北斗系统的建设全面完成，那时它将成为与国外先进卫星导航系统技术服务不相上下的全球卫星导航系统，授时精度可达到单向优于50纳秒，双向优于10纳秒。此外还具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力，并且满足各种载体需要。此时系统服务范围将由我国及亚太地区变为面向全球，定位也更加精确。与此同时，系统安全性能也必然更有保障，对于短报文的通信性能方面也会得到进一步改善。

5 结语

就目前的系统而言，北斗和GPS处于领先位置，GLONASS略逊一筹，Galileo处于建设阶段还不能实际运用。北斗在精确度和完好性方面略有优势，而GPS在连续性和可用性方面更出色，GLONASS的抗干扰能力却是其中最强的，几种卫星导航系统各有所长，随着科技的不断进步，系统将会更加成熟完善。

摘要：卫星导航系统,即“全球卫星导航系统”。其主要采用了最新的GPS导航技术。卫星导航系统现在已被广泛使用,特别是在民用航空领域,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。本文对世界范围内处于领先的四大卫星导航系统进行了分析比较,探讨了各个系统的未来发展趋势。

关键词：卫星导航,性能分析,发展趋势

全球定位卫星系统 篇2

三都汽车运输有限责任公司

卫星定位装置及监控平台安装、使用管理制度

第一章 总则

第一条 为贯彻落实《中华人民共和国道路交通安全法》、《中华人民共和国道路运输条例》和贵州省政府黔府办发„2008‟124号、贵州省公路运输管理局《关于做好营业性客车和危险货物运输车辆安装GPS动态运行监控系统工作的通知》、《关于建立GPS监控管理系统的通知》等文件精神。根据相关部门要求我司采用先进安全生产工艺，推行GPS汽车导航系统和车辆定位跟踪技术，建立健全安全行车远程监控系统，预防和遏制交通事故和驾驶员违法行车行为的发生。公司决定在营运客车上统一安装车载GPS全球卫星定位系统，加强对车辆和驾驶员的动态安全管理，促进安全生产，确保人民群众生命财产安全。为规范GPS的监控管理工作，结合公司实际，特制订本制度。

第二条 GPS监控是指带有GPS卫星定位功能，能随时记录和传输车辆所在位臵，行驶线路，行驶速度等数据信息。是具有定位、监控、报警、指挥调度、营运管理、网络通讯等综合功能的汽车行驶动态监控系统。（包括GPS车载终端，各级监控平台设备及监控管理系统。）第三条 公司各GPS监控平台和安装了GPS车载终端的营运车辆，均应遵守本制度。

第二章平台的设立与管理

第四条 公司GPS监控管理平台按管理权限和层次分一级和二级监控平台。一级平台设在公司总部，对全公司安装了GPS车载终端的车辆实施总体监控；各分公司分别在本单位设立二级平台。对本公司安装了GPS终端的车辆实施监控。

第五条 一级，二级平台应建立健全《GPS监控台账》，《车辆各种报警处理情况表》，《语音信息发送记录表》，《日常电话详细记录表》，《三级及以下路面行驶监控记录表》（此表由一级平台完成）等相关台账表，认真如实填写并做好资料保管。

第六条 公司GPS监控管理系统软件，由与公司合作的营运商提供，该系统软件必须符合卫星定位技术规范要求，并达到平台相通连接和数据适时共享。

第七条 公司审核监控人员编制，制定监控工作制度、信息发送制度、设备管理制度、故障申报制度、车辆及驾驶员资料更新制度和工作人员岗位责任制度等规章制度。严格内部管理，规范监控管理工作，确保平台正常有效运行。

第八条 一、二级监控管理平台应认真分析处理监控情况，及时发送重要监控信息，每月向公司安全处报送监控情况资料。第九条 一、二级监控平台发送信息时，用语应简明规范，不得擅自修改，删除监控内容和发送信息。严禁利用平台从事与管理无关的其他活动。

第三章 职 责

第十条 一级监控平台的职责是每日24小时监控全公司营运车辆在运行中的安全行车情况。及时发现和制止驾驶员的违法超速、超员、绕行、疲劳驾车、夜间禁行时间行驶三级及以下公路等行驶行为。并及时上报严重违法违章行为。适时对车辆和驾驶员发送提前预警的各种相关信息。

二级监控平台的职责是负责监控本分公司营运车辆在运行中的安全行车情况。及时发现和制止驾驶员的违法超速、超员、绕行、疲劳驾车、夜间禁行时间行驶三级及以下公路等行驶行为。及时处臵违法违章行为。适时对车辆和驾驶员发送提前预警的各种相关信息。

第十一条 公司监控管理工作职责

一、安全处监管职责

1、根据公司车辆运行线路和车辆的情况，制定GPS监控管理规章，落实GPS监控职责，协调相关部门为监控系统提供正常运行保障。

2、协助各单位教育驾驶员树立“安全第一”的思想，认识运用GPS监控管理系统对运输安全生产的科学性和重要性。自觉接受公司对车辆运行的安全监控。

3、督促，检查各单位GPS监控管理工作的落实。不断加强和改进实施设备的投入，保证系统正常运行

4、对GPS监控平台工作人员进行法规和业务技能培训。二、一级平台负责人工作职责

1、负责贯彻执行国家安全生产法律、法规和企业安全生产规章制度；认真执行GPS监控管理的各项规定制度、工作职责，2、负责对平台监控操作人员进行日常管理，监督检查GPS规章制度的执行情况，及时纠正和处理操作人员的违规现象；

3、制订相应措施，合理安排值班制度，及时处理GPS监控中所出现的各种违法违章行为；

4、组织GPS监控人员的业务学习，提高操作技能，充分利用科技优势提高监控工作水平；

5、建立健全GPS监控基础台帐，做好资料的收集、整理及相关工作，并确保监控数据资料的准确、齐全、真实有效，并按时上报；

6、每月召开一次平台工作会议，总结工作经验，提出工作合理化建议，做好会议记录；

7、发现重大安全隐患和突发事件时，用整理好的资料及时上报，同时加强上下平台间的工作联系，及时协调和处理工作中出现的异常情况。三、一级平台监控人员岗位职责

1、严守岗位职责和专业道德。按时上下班、坚守工作岗位，严禁擅离职守，脱岗。工作中不得徇私舞弊隐瞒不报和弄虚作假；熟练掌握GPS设备的性能，严格按规范操作使用监控系统。

2、对营运车辆进行24小时监控，每日对全司营运车辆进行不低于10%的抽查，做好抽查台账记录；对驾驶员有违法，违规行为应及时提醒，警告以及制止，做好原始记录，对不听警告的应及时向上级部门报告；作好记录及轨迹回放的信息保存，同时记录地图范围的信息盲区；将车辆运行情况每天列表统计存档，并把当天发现的问题，告知车属责任单位整改落实；每天必须填写值班日志，并做好交接班记录。

3、每日根据当天季节气候情况，及时向所有车辆发送两次警示，提高驾驶员行车安全警惕性。对尚未设立GPS二级平台的分公司的营运客运车辆代行二级平台监控职责。

4、时刻掌握车载GPS设备和车辆运行状况，遇到突发事件及时向上级部门报告。

5、对超长客运车辆连续驾驶达4小时，对驾驶员进行自动拍照对比，用短信或电话的方式督促驾驶员换班，防止疲劳驾驶并做好提示记录。

6、对在夜间10时至凌晨6时在三级以下路面行驶的客运车辆实施监控，及时对驾驶员进行拍照，用短信或电话方式督促其立即停驶，对不听劝阻的驾驶员及时上报，并做好记录。

7、遵守保密制度，做好保密工作。严禁无关人员进入GPS平台监控室操作或查询监控信息。未经领导同意，所有的GPS平台数据不得向外人提供。

8、执行上级临时下达的工作指令。四、二级平台监控人员岗位职责

1、建立健全GPS监控管理台帐，按照各类台帐表格的要求，认真如实填写，做好资料保管。

2、对本公司安装GPS的车辆运行情况进行监控，每天对本公司营运车辆的在线情况、装载情况、运行线路、超速、超员情况抽查一次，发现问题及时处理并做好记录。

3、对监控中发现车辆的各类违法、违规行驶行为要求对驾驶员采取语音信息提示，督促其纠正。对不改的责任人按规定严肃处理，并做好记录。

4、定期向一级平台和本公司管理部门反映车辆监控情况和存在的问题，提出合理化改进措施。

5、监控过程中发现有GPS故障的车辆，应及时与GPS维护人员联系，并且对存在的问题进行核实与排除。

6、负责平台使用及正常维护，发现重大安全隐患及时向上级报告。

7、坚守工作岗位，严禁擅离职守。

五、驾驶员职责

1、确保GPS车载终端处于开机状态，严禁人为破坏车载终端的正常使用，严禁私自拆除或改变车载终端的结构，车载终端若不能正常工作应及时向安全部门反映，及时回场进行维护。

2、严禁无故启动手动报警，骚扰平台正常工作，行驶中保持终端信息畅通。

3、遵守各项行车制度，对监控平台提醒纠正的违法行为应及时改正。

4、车辆在保养维护过程中，驾驶员要保护好GPS车载终端，防止损坏，水侵、腐蚀终端装臵，确保终端原始处于工作状态。

5、严禁取出和人为损坏SIM卡，严禁使用金属物质遮盖天线，用物体遮挡或人为移动摄像头，导致监控功能失效。

6、严格按规定的驾驶时间换班和按GPS设定的限速规定行驶，当GPS发出各类警示信息时，应立即纠正。

第四章 相关制度规定

第十二条 监控中心设备管理制度

一、监控中心工作人员应负责管理中心内的所有设备的日常维护保养，确保设备正常运行可靠；设备发生故障时，操作人员应及时向上级部门报告；设备故障修复后重启动，应按软件操作规程操作。

二、必须严格按照业务规程操作，严禁将中心软件及信息资料拷贝带出，未经允许不得拷贝软件到硬盘；设备不得从事与安全监控业务无关的活动。

三、为确保软件拷贝安全正常使用，软件拷贝前确保无病毒；软件调试，更新和更改，需经过管理部门同意，以不影响正常工作为前提：需要更换软件版本的，要求做好前一版本软件的备份，并出据书面的更新资料。

四、随时注意保持GPS设备清洁干燥通风，建立健全GPS设备档案；

第十四条 故障申报制度

一、各级平台中出现的故障，填写《故障申报表》后直接与签约营运方的技术人员联系处理，处理完毕后，在表上签字认可；

二、车辆终端出现故障，一、二级平台均填写《故障申报表》后报送公司平台，请求在规定的时间内给予解决，故障消除后，填写《GPS保修卡》。

三、对各级平台申报的各类故障，签约营运方应予认真分析处理，是质量原因造成的，要给予升级更新：是人为原因造成的，及时通报车属单位处理。

四、各单位应将经常出现故障的车辆作为重点监控，如经签约营运方认为是人为造成的，各单位要严格按照规定对任责人进行严肃处理，并将处理结果反馈给签约营运方技术人员。

第十五条 车辆驾驶员信息资料更新制度

一、为保障车辆、驾驶员相关信息的录入不影响平台正常监控，录入工作由贵州指挥棒公司平台负责。

二、车辆及驾驶员相关资料由各客运分公司提供，必须确保提供资料准确有效。

三、签约营运方要保障车辆及驾驶员管理系统的正常运行，对运行过程中出现的各类故障及时给予排除。

第十六条 监控人员请假制度 一、一级平台负责人只有半天请假权限，超过半天报主管部门领导批准必须提前一天并写好请假条。

二、请病假必须有医院疾病证明书，医院病假证明。

三、请休假需提前一周提出书面申请，由负责人报主管领导批准后进行休假。

四、在休假中如公司有紧急任务时，要求人员到位时必须服从。

五、未办理任何请假手续不到岗的视为旷工，按违反劳动纪律进行处罚。

第十七条 限速规定

一、高速公路：按照规定的限速标志规定行驶。二、二级公路：限速为70公里/小时。三、三级公路：限速为60公里/小时。

四、车辆行驶中，如遇交警、公路部门设臵的限速标志与上述规定不一致时，驾驶员应按照交警，公路部门规定的限速标准行驶。

第五章 责任追究制度

第十八条 监控平台责任追究制度

一、公司对GPS监控室实行责任追究制度。对监控工作认真负责，记录齐全，信息通报及时，对行车安全管理卓有实效的监控人员给予表彰。

二、在监控过程中对GPS监控系统发现问题不及时上报维修，造成监控系统中断；信息传送不及时；发现安全隐患未及时采取措施；遇见紧急情况或重大安全隐患未及时上报；未按工作要求做好台账记录、值班记录和交接班的。按安全责任追究制度给予处理，每违反一次以 10 元处罚。

三、违反劳动纪律上班时间饮酒、睡觉、干私事，迟到10分钟以上（含10分钟）接班视为迟到早退，不履行卫生值日，每违反一次处以 10 元罚款。

四、使用GPS值班专用电话拨打声讯或聊天，每发生一次对责任人处以 50 元罚款。

五、在监控工作中对发现问题采取弄虚作假、故意包庇、隐瞒不报；将平台交给无关人员操作，查阅下载资料；未做好保密工作等按责任追究制度给予 500 元/次罚款。情节严重的，给予调离工作岗位或解除聘用劳动关系的处理。第十九条 车辆及驾驶员责任追究制度

一、有关GPS监控系统车载终端的安装和管理，适用匀运[2009]39号《贵州省都匀汽车运输公司关于车载GPS全球卫星定位系统的管理办法》的规定进行处理。

二、有关GPS监控系统车载终端提供的违法行为数据，适用匀运[2009]56号《贵州省都匀汽车运输公司关于客车驾驶员适用GPS信息系统提供的违法行为数据的处理规定》的规定进行处理。

卫星导航定位系统 篇3

全球定位系统（GPS）

所属国家：美国

开发历程：20世纪60年代初，美国成功研制潜射弹道导弹，确定发射导弹核潜艇位置成为一个重点项目，于是在上世纪70年代，美国陆海空三军联合研制卫星导航定位系统，该计划的实施分为：方案论证和初步设计阶段、全面研制和试验阶段、实用组网阶段三步。1994年，由24颗卫星组成的导航“星座”部署完毕，GPS建设完成。出于军事目的建成的GPS导航系统是到了2000年以后，美国政府才决定取消对民用信号的干扰，使得民用定位精度得以提高。

覆盖范围：全天候（不易受任何天气影响），全球覆盖（高达98%）

导航卫星数量：24颗工作卫星和4颗备用卫星

精度：定位精度10米（民用）

优势：三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号，增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

格洛纳斯系统（GLONASS）

所属国家：俄罗斯

开发历程：该系统由苏联于1976年开始组建，1982年发射首颗卫星入轨，直至1995年，该系统才基本得到完善。在此期间GLONASS系统曾一度由于资金缺乏无法更新，而使得整个系统发展缓慢。

覆盖范围：全球（在建中）

导航卫星数量：目前的系统由21颗工作卫星和3颗备份卫星组成

精度：建成之后将实现定位精度1米左右

优势：抗干扰能力强，目前已有包括iPhone 4S、iPhone 5、iPad 3、iPad 4、索尼Xperia系列手机、魅族MX2、Lumia 920、华硕Padfone 2等iOS、Android、Windows Phone 8系统的智能手机搭载了GLONASS和GPS双定位系统。

北斗导航系统（BDS）

所属国家：中国

开发历程：从20世纪80年代开始，我国便开始进行以静止轨道卫星实现区域导航功能的探索；1994年，正式开始对北斗卫星导航试验系统进行研究；2004年，正式启动了具有全球导航能力的“北斗二号”系统的建设。

覆盖范围：目前为区域性覆盖，范围为南纬55°到北纬55°、东经55°到东经180°，其中北纬10°到北纬55°、东经75°到东经135°为重点服务区。计划将在2020年形成全球性覆盖能力。

导航卫星颗数：到2012年年底，亚太区域服务正式开通之时，北斗系统已正式发射16颗卫星，计划到2020年对全球完成无源定位时整个系统将总共由35颗卫星组成。

精度：在面向全球免费的开放服务中，定位精度平面10米、高程10米；测速精度0.2米/秒；授时精度单向50纳秒，开放服务不提供双向高精度授时。

优势：强大的北斗导航系统除了具有其他导航系统所拥有的无源导航、定位和授时服务外，还拥有位置报告、短报文服务等“特殊技能”，能够对授权用户提供信息的收和发双向功能。

伽利略系统（GALILEO）

所属国家：欧盟

开发历程：早在20世纪90年代便提出了关于伽利略计划的构想，2003年，欧盟及欧洲航天局通过了伽利略计划的第一部分。之后该计划曾因遭到美国政府反对而几近停止，2011年10月，伽利略定位系统的首批两枚卫星由俄罗斯联盟号运载火箭搭载升空。

覆盖范围：全球（在建中）

导航卫星数量：最终会达到30颗

精度：计划地面定位服务设计误差不超过1米

优势：主要供民用，其精度优于GPS。

全球定位卫星系统 篇4

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统, 是继美国GPS全球定位系统和俄国GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成, 可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务, 并具有短报文通信能力, 已经初步具备区域导航、定位和授时能力, 定位精度优于20m, 授时精度优于100ns。

1.1 系统介绍

北斗导航系统是全天候、全天时提供卫星导航定位信息的区域导航系统, 该系统是由空间的导航通信卫星、地面控制中心和用户终端3部分组成:空间部分有2颗地球同步卫星, 执行地面控制中心与用户终端的双向无线电信号的中继任务;地面控制中心 (包括民用网管中心) 主要负责无线电信号的发送接收, 及整个工作系统的监控管理。其中, 民用网管中心负责系统内民用用户的登记、识别和运行管理;用户终端是直接由用户使用的设备, 用于接收地面控制中心经卫星转发的测距信号。

北斗卫星导航系统的建设与发展, 以应用推广和产业发展为根本目标, 建设过程中主要遵循以下原则:

1.1.1 开放性

北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放, 为全球用户提供高质量的免费服务, 积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作, 促进各卫星导航系统间的兼容与互操作, 推动卫星导航技术与产业的发展。

1.1.2 自主性

中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统, 北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。

1.1.3 兼容性

在全球卫星导航系统国际委员会和国际电联框架下, 使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作, 使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。

1.1.4 渐进性

中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展, 不断完善服务质量, 并实现各阶段的无缝衔接。

1.2 主要功能

北斗导航系统具有快速定位、简短通信和精密授时的三大主要功能。

1.2.1 快速定位

确定用户地理位置, 为用户及主管部门提供导航。水平定位精度100m, 差分定位精度小于20m。定位响应时间:1类用户5s:2类用户2s:3类用户1s。最短定位更新时间小于1s。一次性定位成功率95%。

1.2.2 简短通信

北斗导航系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字报文通信能力, 一般1次可传输36个汉字, 经核准的用户利用连续传送方式还可以传送120个汉字。

1.2.3 精密授时

北斗导航系统具有单向和双向2种授时功能, 根据不同的精度要求, 利用定时用户终端, 完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步, 提供单向授时100 ns和双向授时20 ns的时间同步精度。

2 GPS全球定位系统

GPS是英文Global Positioning System (全球定位系统) 的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目, 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。

2.1 系统与功能介绍

GPS卫星导航系统主要由三部分组成:空间部分、地面控制系统和用户设备部分。

2.1.1 空间部分

GPS的空间部分是由24颗卫星组成其中21颗工作卫星, 3颗备用卫星。它位于距地表20200km的上空, 运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上, 轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星, 并能在卫星中预存导航信息, GPS的卫星因为大气摩擦等问题, 随着时间的推移, 导航精度会逐渐降低。

2.1.2 地面控制系统

地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成, 主控制站位于美国科罗拉多州春田市。地面控制站负责收集由卫星传回的讯息, 并计算卫星星历、相对距离, 大气校正等数据。

2.1.3 用户设备部分

用户设备部分即GPS信号接收机, 其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星, 并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后, 就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率, 解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据, 接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算, 计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电, 以防止数据丢失。各种类型的接收机体积越来越小, 重量越来越轻, 便于野外观测使用。

与北斗卫星导航系统类似, GPS的主要功能有三点:导航、测量和授时。

3 应用优势分析

现阶段在个人消费领域的商业应用方面, GPS一直处于垄断地位, 全球汽车导航中使用的基本都是GPS设备。随着北斗卫星导航系统的逐步建设, 北斗系统将有希望打破美国独霸全球卫星导航系统的格局。相比较而言, 北斗应用具有以下五大优势:

·同时具有定位与通信功能, 不需要其他通信系统的支持, 而GPS则没有通信功能。

·覆盖范围大, 24小时全天候服务, 没有通讯盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区, 不仅可为中国也可为周边国家服务。

·特别适合集团用户大范围监控与管理, 以及无依托地区数据采集用户数据传输应用。

·融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源, 因此也可利用GPS使之应用更加丰富。

·自主系统, 安全、可靠、稳定, 保密性强, 适合关键部门应用。

4 结论

通过主要了解北斗卫星导航系统与GPS全球定位系统的系统组成与功能, 结合现今全球导航系统的发展需求, 从市场发展来看, 世界上多套全球导航定位系统并存, 相互之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证。我国建设北斗卫星导航系统的长远目标是建设覆盖全球、规模庞大、整体性强的卫星导航系统。

参考文献

[1]海研.我国的北斗导航系统.航海科技动态, 2001, 12:22-23.

[2]李大光.北斗卫星导航系统:中国版的GPS.生命与灾害, 2010, 3:28-31.

全球定位卫星系统 篇5

出租车GPS卫星定位管理调度系统

建设方案

潍坊智勤信息科技有限公司

2008年10月

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

目 录

1.智勤信息车辆监控平台简介..............................................................................................................................2

1、平台总体架构........................................................................2

2、设计目标............................................................................6

3、设计原则............................................................................7 2.查询方式..............................................................................................................................................................7

1、电脑软件查询........................................................................8

2、网站查询............................................................................8

3、手机查询............................................................................8 3.智勤信息车辆监控平台功能..............................................................................................................................9

1．基本操作界面：......................................................................9

2、车辆图标的设置：...................................................................11

3、视图设置：.........................................................................11

4、功能设置：.........................................................................11

5、地图切换：.........................................................................12

6、点线轨迹：.........................................................................12 7.车辆控制：.........................................................................14

8、手机查车操作说明：.................................................................14 4.智勤信息车辆监控平台特点............................................................................................................................15

1、电信级的运营服务平台...............................................................15

2、一点接入，全网覆盖.................................................................16

3、多种通信方式，天地通信网相结合，无缝覆盖...........................................16

4、轻松快捷支持多类终端...............................................................16

5、地图在线服务，解决电子地图难题.....................................................16

6、高扩展性...........................................................................16

1.智勤信息车辆监控平台简介

1、平台总体架构

智勤信息车辆监控系统是在运营中心、集团用户各级监控中心、监控工作站、终端这四部分的通信协作下运行的。智勤信息车辆监控运营中心是整个车辆监控系统的总控中心，主要负责用户车辆监控业务通信状态并且处理

智勤信息车辆GPS卫星定位系统 系统相关的运营业务，同时在运营中心也能够通过监控工作站监控下属各级的车辆状态。运营中心部署通信网关服务器、车辆监控系统通信服务器、数据库服务器、业务处理服务器、系统监控服务器、GIS服务器、运营管理服务器和WEB应用服务器。通信网关服务器部署智勤信息运营通信平台服务；车辆监控系统通信服务器部署车辆监控系统通信控制中心，对所有车辆监控系统的上下行数据进行处理和转发；业务处理服务器部署业务处理器用来解析或封装通信数据报以及在数据库服务器中备份通信数据并且记录通信状态日志等；监控服务器上部署集团用户版运营情况监控系统；GIS服务器上主要部署GIS引擎服务、存放GIS数据；运营管理服务器部署运营管理系统进行运营业务管理；WEB应用服务器主要部署车辆监控系统中部分采用B/S结构实现的业务系统。

按照通信层次划分，用户监控中心受控于智勤信息车辆监控集团用户版运营平台，用户又可以根据系统要求建设的相应的分控制中心。分控中心可管理自己管辖范围内的车辆，并接受上一级监控中心的管理。用户总控中心主要部署通信服务器、数据库服务器和数据处理服务器。

监控工作站可以根据授权负责对监控中心（总控中心或者分控中心）所有车辆进行管理及监控。针对监控车辆数目较少的单位可以不必建设分控中心，只需要监控工作站直接接入主控中心即可。

管理工作站主要是面向系统权限级别较高的集团用户监控工作人员，用来对监控制中心进行通信方式以及通信授权等方面的配置。

报表处理工作站主要是针对监控中心的业务数据进行统计和分析，也是

智勤信息车辆GPS卫星定位系统 面向具有一定权限级别的用户的。

隐蔽安装在车上的车载设备（车台）与中心系统通讯完成系统功能，所有的移动车台都是通过GSM/CDMA网络与主控中心通信，通信方式根据不同的车辆类型，可以采用GSM/CDMA数据通信，为提高系统可靠性可以利用短消息作为部分数据通道备份。

为满足运营需要，系统的所有数据都是通过智勤信息监控平台到主控中心然后到分控中心或工作站。

平台总体框架如下图所示：

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

系统设计原则和目标

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

2、设计目标

系统分为系统运营平台、监控中心、监控工作站、车载终端四部分，系统通过这四部分的通信协作实现7*24小时、全网范围车辆管理和跟踪的运营服务功能。系统具体设计目标如下：（1）系统功能充分满足运营业务需求

 建立覆盖全网范围的监控服务网络，采用一点接入，全网服务；  采用集群方式架设平台服务器，保证高并发、大容量的系统处理能力；

 冗余设计，保证系统的稳定、安全；

 提供数据的冗余备份，并支持在线实时转发，离线自动补发功能，保证数据的完整性。

（2）系统采用功能强大的分级别分权限的树形管理机制

 能够根据不同类型的行业集团用户的业务特点，实现多级监控；并为不同监控中心的不同监控人员分配不同权限级别。

 中心平台能够兼容目前主流车辆终端，并提供终端接入接口及规范使其他车载终端能够快速与平台实现兼容。 在 智勤信息车辆GPS卫星定位系统 草配送等。

（5）系统提供强大的报表分析功能，为企业更好的统计分析车辆运行信息及司乘人员信息，提供强有力的数据支持和高效的管理手段。

3、设计原则

（1）系统的开放性。系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系统，能支持多种终端入网，并支持二次开发，如对于大型的集团用户，可以建立自己的分控中心。

（2）系统的经济性。研发方案充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的的监控管理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑主控中心的市场化经营模式。

（3）系统的可扩展性。由于系统以运营为目的，涉及到海量数据的处理，因此进行设计时考虑了系统网络通信容量及数据库容量的可扩展性，可平滑扩容。

（4）系统安全性和高可靠性。为保证系统的稳定性，服务器端采用UNIX(LINUX)操作系统。同时，车载设备、主控中心软硬件等必须有很高的稳定性和数据的安全和可靠性，因此，我们在设计之初就充分考虑了各地通信条件对本系统的支持状况。在网络传输方面采用加密压缩方式，即保证数据的安全性，也提高了传输效率。

2.查询方式

智勤信息车辆GPS卫星定位系统 智勤车辆监控系统可同时提供三种查询方式：电脑软件、网站查询和手机查询。

1、电脑软件查询

为单位管理用户常用查询方式，采用c/s构架，运行速度快，功能强大，车辆运行报表一目了然。

2、网站查询

辅助查询方式，用于未安装软件查车客户端的电脑。只需打开浏览器输入，输入用户名密码即可查询相应车辆的位置、行驶轨迹等

3、手机查询

辅助便携查询方式，可在手机上安装查车软件，随时随地进行查看

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

3.智勤信息车辆监控平台功能

概述

系统平台基于BS和CS架构，运行速度快，无论对单车辆定位或者是组车辆定位，系统反应速度均为数秒钟。客户端地图直接与电子地图公司地图服务器端口对接，可以保证地图的实时更新，其中包括51地图，mapabc地图，mapbar地图，365地图，Google卫星地图、google地形图等，简捷美观实用，可以实时监控车辆的行驶位置、行驶速度、停车时间、超速报警、历史行车路线查询、月/日行驶公里统计、月/日报警统计，油耗统计（加装油量传感器）等。1．基本操作界面：

智勤信息车辆GPS卫星定位系统 主界面主要包括以下几个部分：

A.标题栏：显示本系统名称、版本。

B.系统菜单栏：包括系统设置、视图设置、查询、功能、外设、工具、地图设置、窗口，帮助等。

C.信息栏：包括地图列表、车辆分组、本地分组、标注管理、驾驶导航、统计报表。D.地图显示区：用来显示电子地图和监控目标，可以进行缩放、拖动，可以任意几点测距离，测面积。

E.车辆列表栏：具体显示每辆车的车牌号码、车机电话、车主信息、服务器的时间、车辆的经纬度、速度、方向及位置信息。F.报警栏：记录报警车辆的报警时间和报警内容。

G.信息滚动条： 滚动播放全国道路实时路况，主要包括高速、国道通行动态信息等；滚动显示当前用户监控的所有车辆所在地的天气动态。路况播放和轨迹回放切换显示，轨迹回放结束后15秒自动进入路况播放界面。

H.弹出框：可显示消息，报警等内容。显示的内容用户可以在系统菜单栏的设置选项

智勤信息车辆GPS卫星定位系统 来设置。

I.程序状态栏：显示当前农历日期、当前登录用户名称、登录时长、网络连接状态等信息。

2、车辆图标的设置：

3、视图设置：

对客户端页面显示内容的设置。

4、功能设置：

快速切换到信息栏的功能选项项目。

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

5、地图切换：

根据菜单栏“地图”列表中罗列的地图来选择，客户端以哪种地图来显示。

6、点线轨迹：

车辆行驶过的路程以点和线的形式同时展现出来。如图：

备注：点线轨迹时，鼠标指针停留在轨迹上的某一点，就会显示出这辆车在这一路程点上的历史数据（经纬度状态等）。如下图：

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

清除轨迹：回放结束后，清除地图中的轨迹。跟踪操作方法：

<1>在车辆列表中选择某一辆车；

<2>根据需要选择主窗口跟踪或者分窗口跟踪；

<3>根据需要选择线轨迹或者点轨迹进行跟踪；（也可同时都选，跟踪的轨迹则是点线结合的）

<4> 这时此车辆的行驶轨迹就以点或者线的形式在地图中展现出来。轨迹回放的操作方法：

<1>在车辆列表中选择某一辆车；

<2>根据需要选择主窗口跟踪或者分窗口跟踪； <3>选择点线轨迹进行，（为了查看方便，轨迹回放时车辆的轨迹都是以点线结合的方式展现出来的）<4>点击按钮 ；

这时弹出“选择日期”对话框，根据需求选择进行轨迹回放的时间段，即开始时间，结束时间。（系统支持的最长回放时间为3天。）如图：

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

<5>点击确定，即可地图中对该车辆进行轨迹回放。

备注：车辆正在进行轨迹回放时，用户不能切换到别的车辆，必须等车辆回放自然结束或者点击，再进行切换。路况播放和轨迹回放切换显示，轨迹回放结束后15秒自动进入路况播放界面。

7.车辆控制：

车辆列表区可显示每一辆车的详细信息（编号、车牌号码、经纬度、状态、位置、车机信息、车主信息等），方便用户进行管理，用户可点击每一列的列标题对此列进行排序。功能：

<1>针对每一辆车，可具体设置它需要在车辆列表区显示的信息。如车牌号码经纬度 状态 位置 车机信息车主信息等

<2>可根据需要对每一辆车发布车机命令，如单次，连续回报、设置超速值、切断油电、恢复油电等。

8、手机查车操作说明：

智勤GPS监控系统可通过ios，android等移动终端进行车辆监控。如下图

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

4.智勤信息车辆监控平台特点

1、电信级的运营服务平台

具有强大的中间件集群和数据库集群，具有高并发、高可靠、大容量特性。提供7X24小时不间断服务，五十万级系统容量。并且能对平台中的各类IT资源进行每时每刻的运行状态监控。包括服务器、存储、网络设备等硬件资源及数据库、中间件、应用软件等软件资源。

智勤信息车辆GPS卫星定位系统

2、一点接入，全网覆盖

利用BS结构开发软件，通过Internet网络发布监控平台和地图显示，使用户能够在世界任何地方随时随地访问网站，就能够对其车辆24小时不间断实时跟踪、轨迹查询。

智勤信息依托设立在公司本部的电信级运营服务平台面向全国提供GPS车辆监控、网络导航、个人移动位置服务等卫星综合信息运营服务，任何企事业单位都可以加入，所监控和管理的车辆、资产等全网支持，全国覆盖。

3、多种通信方式，天地通信网相结合，无缝覆盖

平台中内置了SMS、GPRS、CDMA1X、WAP、MMS、北斗通信等各种通信网关，用户可以通过现在各种主流的通信方式统一接入到平台。

4、轻松快捷支持多类终端

平台设计了终端协议转换器，能够兼容多款主流的定位终端。

5、地图在线服务，解决电子地图难题

智勤信息采用的业界最先进的WEBGIS地图在线方式，解决了大多数企业买不起图、用不起图、也更新不了图的问题，智勤信息根据实际情况和用户需求实时将电子地图更新到用户的车辆监控管理系统的客户端中。用户能享受到电子地图与智勤信息总部同步更新的服务。

6、高扩展性

全球定位卫星系统 篇6

【关键词】导航卫星系统；进展；建设；CORS

1.全球导航卫星系统的现状

1.1 GPS现代化

GPS技术一直在进行改进，不断的现代化。2005年，三个型号的GPS卫星正式进入轨道运行，自此，GPS频道上开始播放民用的导航电文。到目前，已经用IIR-M型卫星取代了所有在轨的卫星。在L2频道上播放导航电文，GPS接收机中L2C的清晰度得到了极大的提高。GPS的现代化要求发射IIF与III两种型号卫星，发射这两种卫星，在GPS进行定位導航时，能有效降低电离层对其干扰作用。定位计算速度会更快，计算过程也会更简单。

1.2 GLONASSDE的状况

在全球导航系统中，GLONASS一直处于劣势。其具体状况是：首先，在很长的一段时间里，GLONASS在轨运行的卫星数量不足24颗，其次，在设计方面，GLONASS系统存在很多不足。因为GLONASS具有频分多址的特性，所以要对其进行精确的动态定位难度相当大。

2.全球导航卫星系统进展特点

全球导航卫星系统中GPS与GLONASS存在的问题，预计在近几年内可以有效解决，GLONASS在轨卫星工作数量达到24颗，由此，未来几年，全球卫星导航系统会进入一个新阶段。其特点是：

2.1大量导航卫星并存

在这一阶段，会出现四大系统上百颗导航卫星同时存在、相互兼容的状况，卫星导航的民用民用部分也会呈现多颗卫星互补、共享的画面。

2.2系统导航卫星资源优化问题。

对于用户而言，将面临对卫星信号的选择问题，对信号的组合、选用要达到最优化的状态。用户对卫星系统的所需精准度、可靠性以及费用都不同，用户在选择导航卫星系统时要把卫星自身特点与这些因素相结合，实现多系统导航卫星的信息利用最大化。

2.3导航卫星应用更广泛

导航卫星将会在更多领域得到应用。导航卫星对卫星导航、卫星定位、测量速度、测量方向以及测形变等都有帮助，同时，还能为降雨、电离层探测提供帮助。

2.4卫星导航系统不断完善

随着技术的发展，卫星导航系统实际应用技术、数据处理能力都能得到较大提高。硬件也会得到不断的改善，将来的导航卫星硬件会做的轻便较小，价格也会更低，应用智能化，功能增多，精度与可靠性都会得到完善。

3.CORS概况

3.1基本构成

CORS即连续运行参与站网络，它是一个服务系统，其工作原理是利用计算机网络与通讯技术构成地球参考坐标与地球动力学。CORS是一个动态连续的数据参考框架，它可以快速的获得空间数据与地理特征，得出的结论精确度非常高。CORS由基准站网、数据传输系统、数据处理监控中心、数据发播系统四部分构成。

3.2我国CORS建设现状

在我国，已建成的CORS系统主要有：

（1）国家绘测局的CORS系统。1992年，在武汉，国家绘测局建立了我国首个CORS，自此之后，南京、拉萨、北京、乌鲁木齐、咸阳、西宁、海口、哈尔滨八个城市也相继的建设了CORS。

（2）观测网络。1998年，有中国地震局主导，国内的地壳运动观测网络建设成功，它的建设成功是由25个GNSS CORS构成。

（3）海事CORS。我国交通部还是部分在沿海地带建立了大量的CORS，形成卫星地位的地面差分站，其主要用途是对沿海船舶进行导航定位。

4.我国全球导航卫星系统建设CORS存在的问题

4.1缺乏统一的规划设计

目前，我国并未向全国各行业提供国家级CORS系统，国家对其缺乏一个统一的规划与设计。关于CORS系统方面的建设，我国目前是以地区和行业为中心进行，CORS系统建设的成果仅限于在本地区、本行业内部进行交流，无法较好的发挥其效果，这些具有行业性、地方性特色的CORS系统，难以实现资源的彻底共享，一旦跨行业、跨地区，就无法发挥CORS的服务功能。

4.2没有统一的技术规范与标准

CORS在建设过程中，国际没有对其技术进行统一规范，也没有一个固定的标准。国家绘测局、国家地震局、以及国家气象局都是结合自身实际，设置适合自己的CORS规范，没有统一的规范、所以每个地方的技术规范都不同，在进行CORS建设时，归家没有制定统一的标准，所以不同地方的CORS对地址的选择、天线的建设、数据的采集、数据存储的方式传输格式都不相同，最终导致国内的CORS系统难以进行统一管理。

5.协调发展我国CORS

5.1主管部分对CORS进行协调

根据我国目前CORS系统建设的现状与其发展的趋势，重视民用CORS系统建设，明确中央政府的主管部门，对CORS的建设进行管理与协调，制定一个统一的CORS系统标准，协调各部门之间的需求，制定一个系统、全面的规划。把各省市的CORS进行整合，实现信息资源的共享。

5.2国家级CORS系统的作用

首先，保持我国三维地心坐标框架的统一。使用CORS能有效、科学的维护其高度统一；其次，提供我国境内以三维地心坐标为框架的精准定位与导航信息。统领各地区各部门的CORS，使其时频信息精确度更高；最后，国家级CORS可提供CORS所处地区位置的具体变化信息，还能提供其所在地可降水分与电离层电子浓度等信息。

5.3制定技术规范，统一标准

2004年，国家地震局对CORS建设中的地址选择、建设方法、观测精度等制定了统一的规范，2006年，国家绘测局对CORS网络提出了具体要求，中国气象局对CORS网络也进行了规范，由于各地对CORS用途不同，所以对技术也存在不同的要求，但这些差异使各系统之间信息无法共享，会造成大量的资源浪费。因此在建设CORS系统时，国际制定一个统一的技术规范与标准，能有效减少资源的浪费，实现信息共享。

5.4统一社会服务功能的要求

国家建设CORS系统，其目的是服务于社会，建立社会服务功能时要统一要求，社会服务功能一旦建立就要受到法律的制约，确保其诚信。系统的完好性、可靠性必须达到要求的标准。

6.结束语

总之，在当今这个网络社会，全球导航卫星系统的应用更加广泛。我国要坚持对技术的改进，不断完善全球卫星定位系统。 [科]

【参考文献】

[1]宋金虎.全球导航卫星系统连续运行参考站网（CORS）在农村集体土地确权中的应用研究[J].科技创新与应用，2014，（8）.

[2]陈俊勇.在中国构建全球导航卫星连续运行站网及其服务系统[J].测绘科学，2009，34（3）.

全球定位卫星系统 篇7

1. 基本组成

GPS主要由地面监控、空间卫星和用户接收等3部分组成,如图1和图2所示。挖掘机GPS远程监控系统主要由嵌入式监控系统、因特网、GPRS (General Packet Radio Service即通用分组无线服务技术)远程通讯系统和计算机监控中心等组成。

挖掘机的GPS系统依靠安装在挖掘机上的各种传感器和控制器,对主机的运行状态参数、故障信息和位置参数进行采集,经过控制器转换为CAN(Controller Area Network即控制器局域网络)总线数据,发送到CAN总线固定地址,

经过主机控制系统的处理器进行运算处理后,一方面在主机控制系统的显示器上显示这些状态参数,并与数据库中相对应的正常状态参数值相比较,若超出设定的参数值范围则启动故障报警程序,实现报警功能,以便提醒操作者。另一方面,合并GPS定位信息及操作者输入的故障等信息,由GPS系统内的GPRS模块通过无线电通信设备发送到GPRS通讯网络,实现用户与远程监控系统的通信。

通过远程监控系统,主机厂可为现场技术人员或用户进行故障诊断,通过参数设定来调整控制系统,并可为主机控制系统内置软件进行升级,使挖掘机整机工作在最佳状态。

2. 主机监控系统

由电子技术和传感技术承载的主机监控系统,是GPS全球卫星定位系统的基础。该系统对挖掘机的工作状态、工作参数进行监测,可以实时掌握各个状态参数,监控作业工况,预报设备故障,为控制发动机和执行机构提供所需的基础数据,及时为用户提供挖掘机的各种信息。

我公司设计的主机监控系统,由显示器、主控制器、油门控制器、油门马达、发动机控制盘、油门拉杆、GPS控制器等部分组成。主控制器是1款高性能可编程序逻辑控制器,其高速处理数据的能力强,适用于挖掘机、平地机、旋挖钻机、推土机、摊铺机和泵车等工程机械。

主控制器使用高速嵌入式CYGNAL单片机作为中央处理器,电路板采用6层PCB板制作,具有集成度高、可靠性高、结构紧凑、配置灵活和功能强大等特点,主要由开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、模拟量输入电路、高速计数电路、PWM输出、频率输出、RS422/485通讯、RS232通讯、CAN通讯、高精度DC5V 500 mA电源输入电路这几部分电路组成。电路各部分的主要功能如下:

(1)存储器

RAM存储器具有4352字节内部数据和64 k字节可编程FLASH程序。

(2)开关量输入电路

共有24路开关量输入电路,其中每8路为一组,有1个公共端。输入部分采用的是双向光隔,可根据需要接成共阳极或共阴极。输入直流电压波动范围:20～36 V输入电流范围:3～6 mA输入频率:小于10 Hz。

(3)模拟量输入电路

共有15路模拟量输入电路,可根据需要采集电压型、电流型及电阻型信号。

(4)控制器

控制器可提供高精度的DC5V 500 mA电源供外部使用,其电源具有短路、过载、过热、输入过电压和输入反极性保护功能等。其输出直流电压范围为4.95～5.05 V,输出电流范围为0～500 mA。

(5)标准RS232通讯口

该通讯口带有±15 kV静电保护,通讯速度120 kbps,可与其他带标准的RS232口的设备进行通讯。

物理层为标准的RS422四线制及RS485两线制通讯口,协议层可提供MODBUS、SLIN等标准协议和用户自定义协议。CAN2.0b标准,支持CANOpen协议及用户自定义协议。

(6)输入电源

输入电源采用超宽电压输入技术,输入直流电压9～36 V的大范围变化时,电源能准确输出正常的5 V电压,保证控制器可靠工作。

3. 机载GPS终端系统

GPS终端通过主机显示器显示远程监控系统发送给操作者的相关信息,并通过主机控制系统获取主机设备状态参数,实施远程监控系统发来的控制命令。GPS模块采集的主机经纬度信息、主机设备状态参数、操作者的相关信息通过内置的GPRS模块发送到GPRS通信网络,实现信息沟通。GPRS则具有永远在线、按流量计费、高速数据传输和通话等特点。

我公司根据主机控制系统,选用江苏天泽信息公司提供的GPS系统,由GPS终端控制器(包括GPS模块、GPRS模块)、GPS/GSM二合一天线及电源等部分组成。

4. 软件的应用

我公司挖掘机远程监控系统应用的工程机械GPS智能管理平台V5.0,由联合江苏天泽信息公司配套开发,它集GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、MIS管理信息系统技术于一体,具有为工程机械提供位置服务、运行数据传输服务和工程机械信息管理等功能。

当挖掘机正式销售时,登录软件提交入网注册申请,系统依据申请要求开通相关服务,主要内容包括24 h位置查询、报警处理、数据巡检、远程控制、产品报修、投诉受理、客户回访、产品咨询及技术支持等。

基于北斗卫星的野外跟踪定位系统 篇8

在地形条件复杂、地理环境恶劣的无人区和通讯盲区,野外技术人员经常面对各种困难和危险,如遭遇毒蛇咬伤、高空坠落、沼泽湖泊、牧狗甚至野兽、洪水等。此外,与当地牧民发生矛盾也常危及工作及生命安全。当险情发生时,野外人员唯一依赖的GPS或卫星电话失灵无疑是最致命的,有些危险常常在瞬间发生,根本来不及通过卫星电话寻求救援,野外基地或车载中心也由于不能实时掌握野外工作人员的动态信息,从而失去主动救援的良机。

细数历来发生野外失踪人员,最终遇难的在多数,幸免于难的凤毛麟角,主要原因就在于搜救人员是被动的了解有人可能失踪,失踪时间、失踪位置,都无法知道,只能靠推测,开展地毯式排查的方法来搜救,这期间不仅浪费大量财力人力物力,更重要的错失了营救的最佳时期。这些血的教训历历在目,时有发生。随着我国每年地质勘查工作任务量不断增大,由于野外地质工作安全保障程度低、风险大,地质勘查行业每年伤亡人数持续上升,地质勘查行业已列入高危行业[1]。

由此可见,研发野外无人区、通讯盲区技术人员追踪定位系统的必要性和紧迫性,本文提出了一种基于北斗卫星的野外通信盲区追踪定位系统,以实现野外通信盲区对工作人员实时追踪与定位。

一、系统整体框图

本野外追踪定位系统主要有两部分构成,配备给野外工作人员的手持定位导航终端与营地的监控指挥中心,系统总体框图如图1。

手持定位导航终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备,实现定位导航、精密授时、短报文通信和紧急报警等功能;监控指挥中心由北斗卫星一体机、中心服务器、数据库和监控平台组成,拥有人员实时定位、数据通信、路径查询与紧急报警等功能。

二、手持定位导航终端

卫星定位导航系统如今常用的有GPS卫星定位系统与北斗卫星定位系统两种,GPS是美国从20世纪60年代提出方1993年全面建成的卫星导航系统,具有定位精度高,定位速度快的优势,目前已被广泛应用于各行各业[2]。北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统,具有一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力[3]。自2011年12月27日起,北斗卫星导航系统开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。其范围覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天候服务,无通信盲区,具备定位与通信功能,无需其他通信系统支持,比起其他的导航系统,北斗的短报文通信服务,具有无与伦比的优势,从而可以使中心控制系统与用户终端之间进行数据通信。

本系统的手持定位导航终端采用的是智星通公司的BD-S-01A北斗手持终端,该手持终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备。设备有GPS卫星和北斗卫星双定位导航系统并内嵌离线地图,同时具有短报文通信、精密授时与紧急报警功能,机内配置的电池能够保证终端持续工作8小时以上(发射频度不超过1次/分钟)。

将GPS和北斗定位导航系统结合在一起使用[4],不仅可以充分发挥GPS定位导航的优势,增加定位精度,而且发挥北斗的用户终端和中心系统的通信功能,有助于实现野外工作人员的定位、导航、通讯、指挥、调度等工作,同时为各种突发事件提供安全、可靠、便捷的通讯保障服务。

野外工作人员配备手持定位导航终端后,可查看自己的当前位置,进行定位和导航,并且接收来自监控指挥中心的指令或向中心反馈勘查情况。而营地监控人员通过定位终端返回系统的信息,可以了解勘查人员的行走路线和出勤情况等,一旦发生紧急情况,营地监控人员可以根据各野外工作人员所在位置,进行规划抢救,安排人员最快赶赴现场,确保了野外人员的生命安危。

三、监控指挥中心

营地监控指挥中心可让营地人员实时了解与指挥野外工作人员,由北斗卫星一体机、监控平台和数据库构成。

北斗一体机是手持定位导航终端与监控平台通信的枢纽。营地监控指挥中心的北斗卫星一体机不但能够定位和通信,还可实时监控下属用户的位置和通信信息,实现对野外工作人员的监控指挥,北斗一体机将各野外人员的位置及短消息等信息传回营地中心的数据库,供监控平台调用。

监控平台是营地指挥中心人员的系统操作平台,为中心人员提供了野外工作人员的位置信息、行走路线信息、与野外人员互通信、历史工作统计查询等功能。平台采用B/S的构架方式,结合Google Map API的GIS(Geographic Information System,地理信息系统)作为地图定位基础服务,在地图上直接的实时显示各野外人员的位置与路径,并了解当地的地形特性信息,为营地中心的指挥工作提供了支持和帮助。在出现意外事故的时候,监控平台可实现紧急报警通知,进行紧急救援处理。

数据库是监控平台与数据存储中心,用于存储卫星地图、野外人员返回的实时与历史位置、通信及指令信息。监控平台通过调用数据库的数据来实现系统数据的存储、管理与备份。

3.1 北斗数据接收协议

北斗一体机是将北斗处理芯片与天线合为一体设备,可获取定位导航终端上传的经纬度、海拔、电池电量与短消息等信息,营地中心可及时掌握各个野外工作人员的情况,及时发现异常状况。并向各手持定位导航终端发送通信信息和命令指令等。

中心服务器与北斗一体机由RS-232串口通信接口连接,可对北斗设备进行数据通信、参数配置和故障诊断等功能。北斗卫星的通信协议主要包括IC检测、定位申请与通信数据这三类。接口数据传输基本格式如表1:

其中每段数据包都由‘$’开头,数据包头的“指令”用以识别各个不同的命令,传输时以ASCII码表示,每个ASCII码为一个字节,如通信信息的指令为“$TXXX”;“长度”表示从起始符“$”开始到“校验和”(含校验和)为止的数据总字节数;“用户地址”为与北斗用户机ID号,长度为3字节,其中有效位为低21bit,高3bit填“0”;“信息内容”用二进制原码表示,各参数项按格式要求的长度填充,不满长度要求时,高位补“0”。信息按整字节传输,多字节信息先传高位字节,后传低位字节;“校验和”是指从“指令或内容”起始符“$”起到“校验和”前一字节,按字节异或的结果。

北斗卫星连续2次发送通信至少需要1分钟的时间间隔,同时北斗二类民用用户一次只能传输最多77字节的数据。为了让监控指挥中心能获得各野外工作人员的位置与情况,本系统将北斗通信协议信息内容的前13字节固定用于传输经度、纬度、海拔、电池电量与报警指令等内容,最后64字节作为短消息使用,数据包协议分配如表2:

营地中心的北斗将会每隔1分钟接收一次各野外人员手持终端传回的信息,将数据包解析后,判断是否触发紧急短信报警,同时将发送用户ID号、GPS位置、设备的电池电量、短消息等信息保存入数据库,等待监控平台的调用。

3.2基于Google Maps API的监控平台系统

Google Maps API通过地图服务应用接口将应用开发平台和地理信息数据捆绑,将复杂的地理信息系统底层进行封装,用户可不必了解它的技术细节就能在应用中快速构建基础地理底图[5],进行各种专题要素及地图查询等网络地图服务,从而快速地在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用程序。该系统正是以Google Maps API为基础,采用Javascript脚本语言进行扩展开发,在地图上显示野外人员的行走线路。

如图2所示,基于Google Maps API接口实现的监控平台,软件构架主要分为三大块模块,监控平台模块、地图模块与数据模块。监控平台系统采用B/S的构架方式,包含实时位置显示、历史路迹查询、指令发送接收、短消息查询与人员设备管理等功能。地图模块系统通过Google Map地图引擎以及Google Map基础地理数据,来实现监控平台的可视化管理方式。

数据模块用于存储所以野外人员的行走路径、通信及指令信息、各人员设备的基本信息和分配信息、系统实时运行数据等。数据模块为监控平台系统提供了的数据存储、管理和备份服务。

监控平台显示实际效果图3。野外人员通过北斗定位终端的手持设备,将其位置信息实时传回营地中心,营地中心的监控平台将各人员行程信息显示在地图上,营地中心的指挥人员可以通过监控平台进行实时监控人员的经纬度、海拔、设备电池电量与历史通信记录等相关信息。一旦出现事故,户外人员通过北斗手持设备一键报警!营地中心最迟会在1分钟内接收到报警信息。同时,返回的数据中包括野外人员的北斗设备电池电量,一旦检测到电池电量不足,会发出警报提醒更换电池。若不幸失去联络,营地中心可更具最后一次所在地点与断电时间推断野外人员位置,最大限度的保证了野外人员的生命安全!

四、结论

本文提出了一种基于北斗卫星的野外定位跟踪系统,利用我国自发研制的北斗卫星定位系统应用于野外勘查领域,并通过测试验证了系统的可行性与可靠性。野外工作人员通过手持式北斗定位导航终端,实时将其位置信息发送回营地中心。营地中心以Google Maps API接口实现的监控平台,采用B/S构架方式,实时显示人员位置,历史路径查询,短消息查询与设备管理等功能,系统能为野外勘查路线实时指挥与保障了人员生命健康。

参考文献

[1]李季.地质勘探事故统计分析及对策研究[J].中国安全生产科学技术,2011-383-86

[2]陈磊,梁强.GPS原理及应用简介[J].科技信息(学术研究),2008,(22):188-190.

[3]王青,吴一红.北斗系统在基于位置服务中的应用[J].卫星与网络,2010,(4):40-41.

[4]陈俊,张雷,王远飞.基于北斗和GPS的森林防火人员调度指挥系统[J].软件,2012(2):27-30

全球卫星导航系统的研究与应用 篇9

全球卫星导航系统 (GlobalNavigationSatellite System, GNSS) 又称天基PNT系统, 其关键作用是提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息, 已成为国家重大的空间和信息化基础设施, 并成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源, 也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。随着空间信息与技术的快速发展, 全球各航天大国都在进一步改进完善或在建立自己的GNSS。美国全球定位系统 (GlobalPositioningSystem, GPS) 已建成并正进行现代化建设。俄罗斯正在完善他的格洛纳斯 (GLONASS) 系统。正在发展与建设中的有欧盟的伽利略 (Galileo) 系统和我国的北斗 (Compass) 二代卫星导航系统。在未来的十年中, 上述四个全球卫星导航系统将会一并出现在人们面前, 至2020年四大全球导航系统的格局将会基本形成。并可望以全球覆盖和高精度的、各系统间能高度互用兼容的导航定位技术进入到人们的实际生活中[1]。

GNSS及其产业当前正经历前所未有的三大转变:从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代, 导致卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT (定位、导航、授时) 与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段, 导致信息融合化和产业一体化;从经销应用产品为主, 逐步转变为运营服务为主的新局面, 导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大, 应用规模跃升, 大众化市场和产业化服务迅速形成。由于四大全球系统之间存在既互补又竞争的复杂关系, 所以在全球化市场运作中, 时间进度是个重大考验, 捷足先登是成功的第一步。显然, 美国已经占有先机, 俄罗斯也有明显优势, 对于Compass和Galileo而言, 存在显而易见的压力。

2 全球卫星导航系统的现状及介绍

美国于1973年提出了GPS全球卫星导航系统, 1995年该系统建成并开始投入运行。这是美国继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大航天计划。至2009年9月美国共发射了4种GPS卫星系列。美国的GPS是GNSS中第一个投人全面工作的系统, 而且是从1995年以来至今一直稳定运营的唯一系统。当GPS进入正常工作之后, 1996年美国便启动GPS现代化进程, 大幅度提高系统的性能, 作为现代化的第一步, 在2000年5月1日中止了人为恶化民用定位精度的可用性选择 (SelectiveAvalicbility, SA) , 接着在卫星载荷系统、地面运控系统等方面采取积极举措, 有效地提高了GPS的各项功能和性能指标, 使应用范围迅速扩大, 用户数量急剧增长, 全球掀起了卫星导航系统建设和应用服务的浪潮[1,2]。GPS最基本的特点就是以“多星、高轨、高频、测时、测距”为体制, 以高精度的原子钟为核心, 并且具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便和应用广泛等特点。GPS包括三部分:GPS空间卫星星座、地面监控系统和用户设备 (GPS信号接收机) 。

GLONASS卫星导航系统于1970年代由原苏联开发, 主要用于军事目的, 耗资约30亿美元。2001年俄罗斯宣布, 计划将GLONASS升级为军民两用的全球卫星导航系统, 在整个系统完成24颗卫星的部署后, 导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间。实现全球定位导航, 定位精度将达到约±1.5m。为了加强GLONASS卫星导航系统的国际间合作, 2004年12月9至10日。俄罗斯与美围在华盛顿就卫星导航民用定位应用服务方面发表了两围间的联合声明, 就民用导航信号在两个不同导航系统之间保持最大程度的兼容性、促进双方问的国际合作等达成了共识。GLONASS差不多是与GPS同时起步的, 它以竞争者的姿态出现, 并对全球导航卫星系统民用政策的发展和应用推广具有极大的促进作用。

1998年, 欧盟提出了伽利略全球卫星导航系统计划。2001年, 欧盟商讨与中国合作, 并建立了该计划的联合工作组。2002年3月欧洲开始实施约34亿欧元的伽利略计划。2003年上半年, 欧洲空间局加入欧盟的伽利略计划。签署了共同承担该计划经费的协议书.同意在欧洲建两个系统控制中心, 用于伽利略卫星系统的运行管理。2004年10月, 中国国家遥感中心与欧盟在北京签署合作协议, 中国成为参加该计划的第一个非欧盟成员国。虽然美国一再表示, 无保留地让欧洲使用GPS信号资源, 但欧洲人出于政治、经济、科技和社会四大效益的考虑, 敢冒美国的天下之大不讳, 还是要坚持建立自己独立的Galileo系统, 实际上也是为了增强欧盟的凝聚力。Galileo概念一出现, 第一个成果是加快了美国GPS的SA政策中止的实施。同时也促进了GPS III的发展进程, 美国明确提出GPSIII应优于至少不亚于国际上其他GNSS系统。

中国作为一个发展中的大国, 要对世界有所贡献, 何况本身就具有巨大的卫星导航潜在市场, 加上某些发达国家时不时地对我们采取限制措施或来点威胁手段, 不免有后顾之忧, 所以我们比欧洲有更多的理由要建设自己的全球导航卫星系统。2007年4月14日我国发射第一颗Compass导航卫星, 标志着中国正式进入GNSS俱乐部, 成为笫四个成员国。中国北斗卫星导航系统计划主要分为三步来完成。第一步是建成北斗一号, 即第一代北斗导航定位系统, 它是区域性卫星导航系统, 采用双星有源定位、通信和授时。1994年北斗一号被批准立项, 2000年开始部署, 2003年12月北斗一号建成并开通运行。由此, 中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。2004年北斗一号正式开放;第二步是北斗二号计划, 也即二代导航第一期。北斗二号是亚太区域网, 采用无源定位导航、通信和授时, 2004年批准立项, 2009~2010年是布网高峰期, 计划要发射12颗卫星;第三步是北斗二代的全球卫星导航定位系统, 采用无源定位、通信和授时。卫星星座由约30颗卫星组成, 形成覆盖全球的卫星导航定位系统[1,2]。

3 各国卫星定位系统的比较

目前, 世界上著名的卫星导航系统有4大系统, 包括美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲Galileo系统和中国北斗系统。正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统:一是美国的GPS系统;二是俄罗斯的GLONASS系统。近年来, 欧洲也提出了有自己特色的Galileo全球卫星定位计划。而我国研发的北斗一号双星定位已服务于2008年北京奥运会[3]。

3.1 GLONASS与GPS的不同之处

3.1.1 是卫星发射频率不同

GPS的卫星信号采用码分多址体制, 每颗卫星的信号频率和调制方式相同, 不同卫星的信号靠不同的伪码区分。而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。由于卫星发射的载波频率不同, GLONASS可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰, 因而具有更强的抗干扰能力。

3.1.2 是坐标系不同

GPS使用世界大地坐标系 (WGS-84) , 而GLONASS使用前苏联地心坐标系 (PE-90) 。

3.1.3 是时间标准不同

GPS系统时与世界协调时相关联, 而GLONASS则与莫斯科标准时相关联。

3.2 Galileo系统与GPS系统的主要区别

Galileo系统确定地面位置或近地空间位置要比GPS精确10倍。其水平定位精度优于10m, 时间信号精度达到1 00纳秒。必要时免费使用的信号精确度可达6m, 如与GPS合作甚至能精确至4m。一位电子工程师举例说明了这个区别:“如今的GPS只能找到街道, 而Galileo系统则能找到车库门。”

3.3北斗一号与GPS和GLONASS的不同[4]

1) 使用范围不同

北斗一号是区域卫星导航系统, 只能用于中国及其周边地区;而GPS和GLONASS都是全球导航定位系统, 在全球的任何一点, 只要卫星信号未被遮蔽或干扰, 都能接收到三维坐标。

2) 定位原理不同

北斗一号是用户应发射需要定位的信号, 通过卫星转发至地面控制中心, 地面控制中心解算出位置后再通过卫星转发给用户;而GPS和GLONASS只需要接收4个卫星的位置信息, 由自己解算出三维坐标。由于北斗一号本身是二维导航系统, 仅靠2颗星的观测量尚不能定位, 观测量的取得及定位解算均在地面中心站进行。

3) 卫星和用户机需具有转发或接收信号功能, 这实际上也就具有了一定的通信功能。这是GPS和GLONASS所不具备的。

4) 北斗一号定位系统的定位精度, 在一般情况下可达30m, 还有简短的数字报文通信功能, 而美国的GPS定位精度为15m, 俄罗斯的GLONASS定位精度约为20~30m。

综上所述, 我国的北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现在一定区域的导航定位和通讯等用途以及满足当前我国陆海空运输导航定位的需求。不足的是不能覆盖两极地区, 赤道附近定位精度差, 只能二维主动式定位, 且需提供用户高程数据, 不能满足高动态和保密的军事用户要求, 用户数量受一定限制[3]。

4 卫星定位系统未来的发展趋势

2007年4月14日我国发射第一颗Compass导航卫星, 标志着中国正式进入GNSS俱乐部成为笫四个成员国, 也可能是最后一个成员, 至少在2020年前只有GPS (美国) 、GLONASS (俄罗斯) 、Galileo (欧洲) 和Compass (中国) 能形成全球规模的系统, 其他系统仅仅作为区域系统和广域增强系统加入。

未来10年内, 在地球空间17 000~23 000km的不同高度上将会分布着4种不同高度的高精度全球覆盖、互为兼容的导航卫星系统。由于近年来多星多模接收机的研制在世界各国引起了高度重视, 相应的数据处理软件的开发也在同步进行, 因此, 一个集多种导航卫星系统的、类似于多传感器数据融合的多星座导航卫星系统组合共用的导航定位技术, 将会进入到人们的实际生活中, 可以肯定世界的发展会由此而踏上一个新的起点。

全球卫星导航系统及其产业当前正经历前所未有的三大转变:从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代, 导致卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT (定位、导航、授时) 与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段, 导致信息融合化和产业一体化;从经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的新局面, 导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大, 应用规模跃升, 大众化市场和产业化服务迅速形成。

5 全球卫星导航系统的应用

由于俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS不具备与美国GPS竞争的能力, 其他卫星导航系统尚未最终建成, 现阶段主要是使用GPS进行导航定位。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点, 使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。GPS技术的主要应用领域有: (1) GPS技术应用于导航, 例如:船舶远洋导航、飞机航路引导和进场降落、汽车自主导航、地面车辆跟踪和城市智能交通管理、紧急救生、个人旅游及野外探险、个人通汛终端 (与手机, PDA, 电子地图等集成一体) 。 (2) GPS技术应用于授时校频:电力、通讯等网络的时间阿步、准确时间的授入, 准确频率的授入。 (3) GPS技术应用于高精度测量:应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学。GIS精确化置数据的获取、工程机械控制, 精细农业等多种学科和领域, 从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 (4) 在军事领域, GPS不仅能为车舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全大候、高精度、连续实时的定位导航, 还能为精确制导武器复合制导。GPS成为了会球范围内的一项重要信息源, 相关产品和服务市场迅速扩大, 发展成了一个重要产业, 成为当今国际公认的八大无线产业之一。

在实际应用中, 人们创造性地把几个系统组合使用, 创造出了更大的应用价值。采用GPS/GLO-NASS双系统组合导航定位, 将使可视卫星数比单一系统的卫星数增加一倍, 这就可以有效地解决单一GPS导航定位时卫星数不足的问题, 提高导航定位的性能、精度与可靠性。另外, 由于GPS和GLO-NASS在系统构置, 导航定位机理、工作频段、调制方式、信号和星历数据结构等方面是基本相同和相近的, 都以发射扩频测距码、测量卫星与用户之间的伪距来完成导航定位, 所以就存在利用一部用户设备同时接收这两种卫星信号的可能性。现在已研究出GPS与GLONAsS组合接收技术, 将GPS和GLO-NASS的各种能力组合在一个单元内。为用户提供仅用GPS接收机或仅用GLONASS接收机无法获得的性能。伽利略系统不仅是一个独立的民用系统, 而且还能够与GPS和GLONASS进行兼容。这就为以后多种GNSS导航定位信息的融合奠定了基础。导航定位信息的融合将是今后导航定位产业的发展方向[5]。

6 总结

随着导肮技术的发展, GLONASS的完善, 伽利略系统和北斗二号的建成, 将有更多的载有现代GNSS导航信息的无线电信号充斥于我们这个信息社会的时空, 适应各种用户需求的导航定位新产品将会雨后春笋般地涌现, GNSS导航定位信息将会成为一种必需的日常信息, 从而对今后的社会、经济与生活产生深远的影响。

摘要：全球卫星导航系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。在介绍当前GNSS系统 (GPS, GOLLNASS, Galileo, Compass) 的构成和现状等的基础上, 对这4种卫星导航系统的异同进行了综合对比说明, 并分析了GNSS系统的发展与应用前景。

关键词：GNSS,GPS系统,GOLLNASS系统,Galileo系统,Compass系统

参考文献

[1]杨志根, 朱文耀, 战兴群.全球卫星导航系统十年回顾及展望[J].科学, 2010, 62 (2) :16-20.

[2]赵静, 曹冲.GNSS系统及其技木的发展研究[J].全球定位系统, 2008, 33 (5) :27-31.

[3]周祖渊.全球卫星导航系统的构成及其比较[J].重庆交通大学学报 (自然科学版) , 2008, 27 (11) :999-1004.

[4]马芮, 孔星炜.GNSS系统的现状与发展[J].现代防御技术, 2008, 36 (2) :73-77.

全球定位卫星系统 篇10

关键词：频谱监测,卫星业务监控,手持式频谱仪

1 引言

“全球卫星广播网”是新华社目前正在使用的、为其全球媒体用户提供新闻信息稿件的数据广播系统, 是新华社对外发布新闻信息的重要渠道。该网基于卫星传输平台, 具有传输距离远、覆盖面广、通信频带宽、容量大、不受地域限制等优势, 但是卫星通信受自身特点的限制和环境的影响, 不可避免的存在各种干扰, 兼之卫星广播系统的复杂性 (卫星和卫星传输设备) 也会带来一定的故障率, 可能对全球广播业务造成严重影响, 甚至造成实时业务的中断。因此, 如何有效地对卫星信号进行监测是保障安全播出及安全通信的首要任务。目前使用的广播和通信卫星绝大多数都是透明转发器卫星, 这类卫星转发器和信道基本都是以按照频率划分, 星上业务之间采用频分复用方式, 因此, 卫星业务信号监测主要以频域分析为主。在此基础上, 使用卫星频谱监测仪器可以有效地完成对卫星频谱信号的监测工作, 保障卫星传输的稳定性和可靠性。

传统的频谱分析仪, 一般只对一路信号进行监测和分析, 精确度高、功能多种多样, 在对信号的详细状态分析中作用较大。但是全球多媒体卫星广播网的卫星覆盖范围广泛, 包括国内地区、非洲地区、中东地区、亚太地区四个区域, 根据覆盖范围的不同使用多个卫星才能实现全球广播业务, 将来还会对更多的地区进行业务覆盖。多地区业务并行使得单个频谱监测功能无法满足多路业务发展的需要, 不利于同时监测多路信号, 设备和人员利用效率不高。所以, 为满足全球网业务监测功能的需求, 全球网卫星综合监测系统应用了多路频谱监测设备, 从而实现八路信号的频谱监测功能, 在降低成本的同时, 方便监测人员综合监控业务, 提高工作效率。图1为单路下行业务频谱监控。

2 频谱监测系统概述

多路频谱监测系统, 即板卡式频谱仪, 采用先进的集中分布式设计, 可提供多路 (单机最多八路) 业务运行状态的频谱监测功能, 可将从卫星等接收到的信号进行系统的实时频谱监测, 并可实现频谱及数据的保存和重现, 可根据频谱的状况提够声光报警等, 帮助监测人员了解实时信号状况, 及时发现信号干扰, 为监控数据提供依据, 并为排查故障提够参考。预留了二次开发接口服务, 可以提供相应功能的定制服务。

3 系统构成

频谱监测系统共计使用八路信号输入, 分别用于各个业务的下行频谱监测, 主要由板卡式频谱仪 (八路) 、IBM服务器 (数据存储设备) 、控制终端 (电脑) 、监视设备 (无线和有线终端, 这里主要指电脑和监控大屏) 以及交换设备组成。

如图2所示, 本检测系统采用一台板卡式频谱仪, 机箱板卡八块, 这样配置为将来的业务扩容和冗余备份提供可能。八路频谱数据传送至服务器进行存储, 以备将来调用。我们可通过控制台对每路数据进行控制、参数配备等, 所有数据可连接到电脑终端进行导出。当有频谱数据不符合设置的合格限要求时, 系统会给出一个报警开关量并且在监控画面上有相关的报警提示。

全球网业务频谱监测系统采用的板卡式频谱仪, 是由北京航天光华公司 (航天时代电子公司二〇〇厂) 和北京鑫诺世纪公司共同研发生产, 在频谱基本分析的基础上, 满足多路信号同时监测的功能, 减少了设备成本, 提高人员工作效率。而国外同类型多路频谱监测设备的价格是国产产品价格的近50倍, 非常昂贵。

整机采用模块化设计, 可扩展性强, 密度高且可维护性强, 其主要技术指标如表1所示, 主要特点如下:

⊙采用标准4U机箱设计, 方便安装。

⊙机箱外壳采用铝合金材质, 重量轻而且硬度高。

⊙机箱上盖采用推拉式锁紧设计, 保证了上盖和机箱的良好接触以及屏蔽效果。

⊙机箱下盖采用不对称式蜂窝状通风孔设计, 保证了系统工作时的通风效果。

⊙机箱采用无轨金属滑道设计, 保证每一块板卡的良好屏蔽效果。

⊙机箱最多支持8块板卡, 自由组合。

⊙板卡采用弹簧式屏蔽设计, 保证在插入板卡的同时又良好的接触。

⊙板卡采用兼容性设计, 使用自由方便。

⊙机箱采用1+1热插拔高可靠性冗余电源设计, 保证系统稳定可靠的运行。

4 系统的功能和应用

频谱监测系统采用Workbench管理软件, 通过监视屏幕上对系统进行设置, 可以实现频谱监测系统的具体功能。如图4所示。

⊙仪器管理:可以实现最多八路监控信号的添加, 删除, 修改, 刷新四项功能。

⊙布局管理:对监控屏幕进行布局、轮询、保存、修改、删除和应用功能。

⊙屏保设置:输入屏保时间即可启用屏保程序。屏保程序表现为一个黑色的条纹, 在屏幕上从左到右走一圈。

⊙设计配色方案:对频率显示的各项参数及背景做出不同的配色方案, 是显示效果更突出。不同的监测信号可配置多种颜色。

⊙仪器设置:对每路监控信号进行参数配置。仪器分为两个部分, 远程控制和频标与参考线。

⊙单块板卡保存为位图:导出和保存单块板卡的显示状态图片 (位图形式) 。

⊙全部窗口保存为位图:导出和保存全部板卡的显示状态图片 (位图形式) 。

基于上述功能的设置和使用, 频谱监测系统可实现以下应用:

(1) 下行频谱监测

对输入的八路业务信号进行频谱监测, 通过对频谱监测系统的基本设置, 自由添加多路监控体系, 对监控画面进行合理布局, 而且通过服务器可对任一路频谱参数进行设置, 从而实现业务的频谱监测和控制功能, 如上行载波的正常, 干扰信号的出现, 信号接收异常等。该系统一旦发现业务载波出现异常, 将即时发出声光报警信号, 全方位角度提示监测人员, 使监测人员能够及时发现异常所在, 并及时上报解决, 保障实时业务的稳定运行。

图6为频谱参数图标说明, 可通过对每块板卡 (系统管理中为仪器) 进行相应的参数设置。频谱仪实现监测的过程很简单, 将所需监测的信号 (频率为9k Hz~3000MHz) 引入监测口, 系统即可对所引入信号进行实时监测, 在控制台可以对相关参数进行相应的设置调整。频谱监测系统提供多种监测布局模板, 并提供屏幕轮循监视模式, 可随时根据需要进行更换。

每一块板卡都有一个惟一的IP地址, 在初始连接时按照模块的初始IP地址实现远程连接, 而后根据实际需求对模块加以命名、参数设置等, 实现正常监测。IP模块是实现远程控制和多路工作的基础。

(2) 文件管理

频谱监测系统采用管理功能软件, 对存储的数据文件进行统一的分类和管理, 可以轻松查找所需文件, 并实现测试文件、图形文件、配置文件和自动测试报表的下载和打印功能。

(3) 远程控制

系统监控人员可以通过相关软件功能, 在办公室得到和在卫星机房一样的进行有效监控, 既可以同时监控整个系统, 提高人员工作效率, 也可以避免长期遭受机房噪音和辐射的污染。

对于每一个监测模块, 在地面网络中输入已设置的IP地址, 即可建立远程连接, 随后即可通过控制台远程控制板卡, 为板卡命名, 修改参数设置, 查看任意段频谱。例如, 通过网络接口提供多台仪器的远程控制, 适合无线网络信号的监测;可以通过远程实现对任意监测模块的独立设置, 主要包括合格线设置、频率设置、幅度设置、RBW/VBW设置、扫描时间设置、检波方式设置等;可以导出所需历史记录, 做状态分析。

(4) 数据的录制、存储和回放

实时监测的同时, 频谱监测系统会将监测的频谱特征数据保存在IBM服务器上, 作为历史数据, 当有需要的时候, 可以访问服务器查看保存的频谱信息。服务器对所有的数据进行存盘处理, 当硬盘存储空间用完时, 前面的数据自动被后面的数据顶出。数据记录时间的长短依板卡的数量和记录时间而定, 每块板卡每天的数据量约为1.6GB, 4块板卡1个月的数据量大约为192GB。

需要查找历史数据时, 通过网络连接服务器, 从而查看历史数据, 重现频谱录像, 提供判定依据。同时可以对历史频谱进行打印处理, 为快速上报, 提供便捷。

(5) 实时报警

频谱监测系统可对每块板卡进行参数设定, 并根据需求设定合格限, 当系统监测到载波超出合格限位置时, 即时给出一个报警开关量, 通过外围设备进行声光报警等。这种报警设置, 可以简单实现对监测业务载波异常和干扰信号的提示功能, 使监控人员能够第一时间的发现问题, 上报问题, 处理并解决问题, 降低系统故障发生率和处理时间, 提高系统的稳定性和可靠性。以上这些功能非常适合全球广播网下行信号的长期定点监测, 捕捉偶尔发生的干扰, 监测载波状态。

5 其他功能频谱分析仪简述

手持式频谱仪一直是在工程现场测试使用的一种常用频谱监测仪器, 常用于卫星天线对星调试、天线极化调整、临时频谱监测等。

图10为德国R&S公司的手持式频谱仪, 近二十年来, 这款频谱仪占领了中国大部分的市场份额, 其产品性能优越但价格相对昂贵, 而同类型国产频谱仪在性能上又不占优势。CASC-200A手持频谱仪是一款由国内公司生产和研发的新产品, 价格相对低廉、性能好, 是一款性价比很高的产品, 具有很大的优势。

CASC-200A手持式频谱仪主要特点:

⊙外观保护设计, 防摔、防砸、防尘、轻度防雨。

⊙更好的抗干扰性能和机械可靠性。

⊙智能锂电池, 方便拆装, 连续工作时间大于3小时。

⊙具备高频头供电功能 (选件) 实现单机对星功能。

⊙支持GPS功能, 随时记录测试文件的时间和经纬信息。

⊙具备寻星计算功能—可计算出任何地点可见卫星在当地的俯仰、方位、极化角等信息。

⊙扫描速度快:20u S~250S/场。

⊙动态范围大:>75d B。

⊙平均噪底电平:-135d Bm@RBW=1k Hz。

⊙抗失真性能强:IP3>15d Bm@ATT=0。

⊙相位噪声低:<-95d Bc/Hz@10k Hz。

⊙一键测试:通道功率、ACPR, OBW功能。

⊙具备LAN/USB端口和标准控制协议, 提供

文件输入输出和远程控制。

⊙具备USB接口, 随时存储和调用相关参数和图像。

在全球广播网业务监测系统中, 还使用一类频谱仪, 它们大多具有很强的分析能力, 较高的技术指标, 担任卫星信号的精密测量、频谱分析、功率测量、数字通信系统性能测量、标量网络分析、EMI辐射/传导干扰诊断等工作, 可以进行矢量信号分析, 支持多种GSM/EDGE, WCDMA/HSPA+, LT E, W I M A XT M, W LA N, CDM A 20 0 0, 1X EV-DO测量。

6 结束语

全球的卫星发射中心 篇11

美国航天发射中心

美国航天发射中心主要有：卡纳维拉尔角发射场、范登堡空军基地、肯尼迪载人航天中心。肯尼迪航天中心创建于1949年，位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角，主要发射轨道倾角在28.5°～57°之间的各种航天器。当年创建时是为了发射试验远程导弹，因此，被称为“大西洋导弹靶场”。1977年改名为东部空间和导弹试验中心，美国14个空间基地中，只有肯尼迪航天中心能发射各种导弹和载人航天器。另外，美国还有西部航天和导弹试验中心。它位于美国西部洛杉矶北面的西海岸，建成于1964年5月，是美国最重要的军用航天发射基地，主要用于战略导弹武器试验、武器系统作战试验和发射各种军用卫星、极地卫星等，航天发射次数居全美之首。圣马科发射场位于肯尼亚福莫萨湾海岸约5千米的海上，正式启用于1967年，是世界上唯一的海上航天发射场，曾多次用美国的“侦察兵”火箭发射小型航天飞行器。

俄罗斯的航天发射中心

苏联的航天发射场共有3个，按其投入使用的先后顺序排列，分别为卡普斯金亚尔靶场、拜科努尔发射场和普列谢茨克基地。

在俄罗斯政府制定的2006年～2015年航天发展计划中，俄罗斯联邦政府已决定优先建设和发展普列谢茨克航天发射中心，使该中心拥有更完善、更先进的设备和发射系统。目前，普列谢茨克航天发射中心可以发射所有型号的运载火箭、多种倾角的火箭和向多种高度的轨道发射有效载荷，可以起降最大降落重量达220吨的伊尔－76和图－154重型运输机，也能发射包括携带安加拉－A5重型运载火箭。目前，俄罗斯载人航天任务都是从哈萨克斯坦境内的拜科努尔宇航发射中心发射，俄本土的普列谢茨克发射基地只处理无人航天任务。2005年6月，俄罗斯联邦委员会批准俄哈两国达成的协议，将拜科努尔发射中心的租借期延长至2050年。据称，俄罗斯宇航局将在近期向联邦政府递交关于新发射基地建设的计划书。

欧洲航天发射中心

为了进一步巩固在全球卫星发射市场上的“领头羊”地位，欧洲阿丽亚娜空间公司2007年将进一步加强与俄罗斯的合作，并在2008年从法属圭亚那库鲁航天发射基地发射俄罗斯的联盟号火箭，以把该发射基地打造成最受全球卫星发射用户喜爱的发射中心。阿丽亚娜空间公司作为卫星发射及相关服务全球排名第一的专业公司，在2006年度成功进行了5次世界上最大推力火箭——阿丽亚娜5ECA型火箭的发射，共将11颗各类卫星送入了预定轨道，实现的合同金额达9.85亿欧元，在当今日益激烈的世界卫星发射市场竞争中，阿丽亚娜实现了自2003年以来连续4年赢利的良好业绩，欧洲航空航天防务公司、阿丽亚娜空间公司与俄航空航天局及火箭空间中心合作组建的“STARSEM”公司，在2006年成功地在拜卡努尔火箭发射中心完成了两次卫星发射任务，将欧洲第一颗极轨气象卫星METOP－A和另一颗欧洲天文卫星COROT送入了太空，这不仅给STARSEM公司带来了7000万欧元的营业额，更是欧盟与俄罗斯在卫星发射和空间探索研究领域合作的具体体现和实绩。

中国载人航天发射中心

目前，世界上能够发射载人航天器的发射场有3个：中国酒泉卫星发射中心、苏联拜科努尔发射场和美国肯尼迪航天中心。中国酒泉卫星发射中心组建于1958年10月，40多年来，该中心先后发射卫星37颗，创造了我国航天发射史上的“十个第一”；用国产燃料成功发射了第一枚苏制近程弹道导弹，成功发射了第一枚我国自行研制的地地导弹、第一枚导弹核武器、第一颗人造地球卫星、第一颗返回式卫星、第一枚远程运载火箭，成功进行了第一次“一箭三星”发射试验，第一次为国外提供卫星搭载服务，成功发射了我国第一艘试验飞船，成功发射了我国第一艘载人飞船。

日本航天发射中心

日本已拥有两个航天发射中心——鹿儿岛航天中心与种子岛航天中心。它们都位于日本南部，鹿儿岛航天中心隶属于日本宇宙科学研究所，是日本探空火箭和科学卫星运载火箭发射场。1962年2月开始兴建，1963年12月投入使用，1970年2月11日，用兰姆达4s－5火箭把日本的第一颗技术卫星(24公斤重的大隅号卫星)送入377/5141千米的轨道。此后，科学卫星的发射率大约为每年一颗。种子岛航天中心隶属于日本宇宙开发事业团，是日本应用卫星发射中心。它位于种子岛的东南端，在鹿儿岛航天中心以南约100千米处，航天中心的总面积约为8.65平方千米。种子岛航天中心主要由竹崎发射场、大崎发射场以及吉信综合发射场组成。其中，吉信发射场是目前世界上最大的和最现代化的发射场之一。它可与法国的库鲁发射场相媲美。发射场耗资33亿美元，主承包商是三菱重工业公司。

法国航天发射中心

库鲁发射场：位于南美洲北部法属圭亚那中部的库鲁地区，紧靠赤道，对发射静止卫星极为有利。它建成于1971年，是目前法国唯一的航天发射场所，也是欧洲空间局开展航天活动的主要场所。

印度航天发射中心

斯里哈里科塔发射场是印度最重要的航天发射中心。它位于印度东海岸的斯里哈里科塔岛上，在马德拉斯北部100千米处。1971年10月9日和10日斯里哈里科塔发射场开始正式投入使用，发射了三枚罗希尼125探空火箭。1980年7月18日用SLV3火箭第二次发射印度自己的卫星获得成功，把卫星送入300/900千米的轨道。斯里哈里科塔发射场占地面积145平方千米，占海岸线长度达27千米。顿巴赤道发射场是印度1963年建立的第一个科学试验靶场。它位于阿拉伯海海岸。是进行低商度上层大气和电离层研究的理想场所。这些研究在地磁赤道区(在顿巴正北面)具有特别重要的意义。所以，该发射场在美国、前苏联、法国等国支持下已成为探空火箭的国际发射场。顿巴发射区面积为2平方千米，有三个发射台。1963年11月21日投入使用以来，已成功地发射了美国航宇局的一些探空火箭，还发射了各种类型的地球物理和天文研究火箭。

韩国航天发射中心

韩军正积极推进成立“宇宙司令部”。国际分析人士指出，这标志着韩国已将发展和建立自己的军事航天力量——“天军”列入了日程。去年，俄罗斯总统普京与韩国总统卢武铉签署了一项在太空等领域展开合作的协议。根据协议，俄罗斯将为韩国太空计划提供一系列帮助，近日，俄航天局与韩国签署了帮助韩国建设航天发射场的合同。航天发射场用于发射民用运载火箭和太空研究用运载火箭。俄罗斯将在2007年年底前帮助韩国建成一个小型的火箭发射装置。据悉，韩国已于今年8月开始兴建航天发射中心。该中心占地面积495公顷，总投资1300亿韩元。此外，韩国计划在2015年前研制和发射20颗各类卫星。

全球导航卫星系统发展现状及应用 篇12

当代全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System简称GNSS) , 泛指以美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国Bei Dou、欧洲Galileo为核心的全球卫星导航系统以及区域增强系统。自1978年第一颗GPS卫星入轨以来, 35年间, GPS已在社会, 军事, 经济等领域中发挥了巨大的作用。

1 GNSS的发展及现状

1.1 美国GPS

1958年, 美国詹斯·霍普金斯大学麦克雷等学者, 根据在轨卫星的轨道参数和卫星信号的多普勒频率, 设想了一个由空间点定位地面点坐标的“反向观测方案”, 由此奠定了第一代卫星导航系统的基本原理。同年, 美国海军和詹斯·霍普金斯大学应用物理实验室开始联合研制美国海军导航卫星系统, 主要目的是为核潜艇提供全球性导航系统。20世纪70年代, 美国开始研制新一代卫星定位系统GPS, 历时20年, 耗资300亿美元, 于1994年全面建成投入使用, 覆盖率高达98%。GPS星座共由24颗卫星组成, 其中21颗工作卫星, 3颗备用卫星, 卫星均匀分布在6个轨道面上。在GPS系统设计之初, 主要目的是为了能够在海陆空三大领域内提供实时、全天候、全球性的导航服务, 同时用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的。现今, 美国正在加速实施“GPS现代化”的研发, 新一代GPS卫星设计寿命为15~20年, 分辨率将高于目前卫星的10倍, 抗干扰能力将提高100~500倍。GPS现代化实现后, 将大大提高GPS系统的安全性、准确性和可靠性。

1.2 俄罗斯GLONASS

1982年10月, 前苏联开始研发第二代导航卫星系统—GLONASS, 该系统可全球、全天候、连续实时地为用户提供三维位置、三维速度和时间信息。GLONASS也是由24颗卫星组成, 卫星均匀分布在3个轨道平面上, 平均轨道高度为19100km, 卫星运行周期为11h15min。GLONASS卫星在轨作业寿命过短, 部分卫星在轨作业时间不足2年, 维持该系统每年需耗资数千万美元, 特别是在俄罗斯经济不太景气时期, 难以有效维持GLONASS的正常运行。为了挽救GLONASS卫星系统, 1999年2月18日俄罗斯总统叶利钦决定同意军民共同分享控制GLONASS, 以扩大GLONASS的应用领域。直至2010年10月, 俄罗斯政府已经补齐了该系统所需的24颗卫星。2011年11月4日, 俄罗斯将3颗卫星送入预定轨道, 使在轨卫星群总数28颗, 达到了设计水平。

1.3 欧洲Galileo

1999年2月10日, 欧盟提出了研发伽利略系统 (Galileo) 的计划。该系统是与美国GPS和俄罗斯GLONASS兼容的民用全球导航系统。欧盟此项研究主要为商业用户提供高精度的导航定位信息。伽利略系统计划由30颗高轨卫星组成, 27颗为工作卫星, 3颗为备用卫星, 分3个轨道面, 轨道倾角为56°轨道高度21426km, 定位最高精度小于1m。欧盟计划在欧洲建立30个地面监测站和4个主控中心, 在伽利略的研发过程中, 欧盟委员会在资金的筹措上困难重重, 在国际政坛上, 美国又不断向欧盟施压, 使得伽利略计划几度搁浅。伽利略系统的研发, 是欧洲力图摆脱美国控制的又一重大决策, 具有深远的政治意义。

1.4 中国北斗 (Bei Dou)

1986年初, 我国开始实施“双星快速定位通信系统”的研发。1994年1月双星快速定位导航通讯系统正式命名为“北斗一号双星定位系统”, 并列入我国“九五计划”要项。该系统服务区域为东经70-140°北纬5-55°, 利用2颗卫星实现定位、定时、简短通讯3大功能, 定位精度优于20m。2004年, 中国启动了“北斗二号”的建设, 计划空间星座由35颗卫星组成, 包括5颗地球静止轨道卫星, 27颗中园地球轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星。截至2012年10月25日, 共发射了16颗导航卫星, 具备了对亚太大部分地区导航定位服务的能力。北斗卫星的精度与GPS相当, 并且在增强区域 (亚太地区) , 甚至会超过GPS。中国北斗卫星导航系统的建立, 打破了国内高精度卫星导航信号依赖国外的局面, 填补了我国在广域差分精密定轨技术领域的空白。

2 GNSS应用前景展望

2.1 测绘应用

目前, GNSS已相当广泛应用于工程测量、变形监测、地壳运动观测、海洋测绘、道路放线等领域。GNSS定位技术同样可以满足此类工程安全监测的要求, 而且比传统方法更容易实现监测工作的自动化。在各种线路工程测量中, 目前已大量使用GNSS定位技术来完成。与传统测绘方法相比, GNSS定位技术可以节省大量资源, 其工作效率和精度也都占有绝对的优势。随着GNSS的不断发展, 在未来测绘领域, 将占有极大的市场份额, 传统测绘技术也将逐步退出历史的舞台。

2. 交通应用

“全球、全天候、实时导航定位”是GNSS系统的设计目标。随着广域差分系统的完善, GNSS技术已经完全实现了上述目标。利用GNSS技术可以对车辆进行跟踪以及自动化调度, 同时可以快速响应用户导航需求, 极大地降低了能源消耗和运输成本。在今后的城市交通建设中, 新一代的数字化导航定位系统将先成为主要的应用技术。建立城市交通电台, 实时发布交通信息, 进行精密车载导航, 结和电子地图自动选择最优路径都需要GNSS技术的支持。

2.3 农业应用

在全球“精细农业”的发展中, GNSS技术的应用也越来越广泛。GNSS与地理信息系统 (GIS) 、遥感技术 (RS) 相结合, 可以达到土壤养分分布调查、监测作物产量、合理施肥, 科学管理的目的。GNSS技术在农业领域中的应用不仅是大面积的种植, 在小面积农田中, 特别是在格网种植性农田, 应用小型自动化设备, 配合差分GNSS导航设备、电子监测和控制电路, 能够作到精确管理。这种投资较低、安装方便、操作灵活。

2.4 气象预报和自然灾害预警

目前GNSS在气象预报和监测滑坡、矿山地面沉陷等灾害地质中的应用已经较为普遍。许多重大工程项目在考虑防治滑坡或地面沉陷灾害时, 都采用了GNSS技术。GNSS与遥感技术相结合, 能够极好地实现气象分析和自然灾害预警。如今应用GNSS在气象预报和自然灾害防护方面已表现出巨大的优越性。

3 结束语

近40年来, GNSS在国防建设, 交通运输, 工程应用, 自然灾害防护等领域取得了巨大成就。北斗卫星导航系统作为GNSS的新成员, 已被全球卫星系统委员会 (ICG) 确定为4大核心供应商之一。随着我国GNSS技术研究的不断深入, GNSS在中国的应用必将呈现出更加广阔而美好的前景。

摘要：随着全球空间卫星技术的不断发展, 全球导航卫星系统已成为全球发展最快的三大信息产业之一。文章主要阐述了世界4大核心卫星导航系统的发展现状及在相关领域的应用。对全球导航卫星系统的发展和应用前景进行了展望。

关键词：全球导航卫星系统,中国北斗,GNSS,GLONASS

参考文献

[1]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京:科学出版社, 2007年.

[2]徐绍铨.张海华.杨志强.王泽民GPS测量原理及应用[M].北京:科学出版社, 2003年.

[3]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) :54-60.

[4]王厚基, GLONASS和GNSS简介[J].海洋技术, 1998 (17) :9-16.

[5]王婷婷.郝晓光.“伽利略”卫星导航系统概况及发展趋势.

[6]杨元喜.北斗卫星导航系统的进展、贡献、与挑战[J].测绘学报, 2010 (39) :1-6.