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淺談北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展意義

2014-04-29 16:17:40于海俠
電子世界 2014年13期
關鍵詞:定位導航導航系統(tǒng)北斗

于海俠

【摘要】北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的定位系統(tǒng),為本國及相鄰國家提供定位﹑導航和授時服務。該系統(tǒng)的建立使我們擺脫了對GPS及其他定位系統(tǒng)的依賴,維護了國家的安全,體現了國家實力。它的快速發(fā)展不僅可以促進國家的經濟建設,也提高了中國在世界的地位。本文就北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展和應用做了簡單的概述。

【關鍵詞】北斗衛(wèi)星導航;發(fā)展意義

引言

在一個快速發(fā)展的信息社會,導航定位系統(tǒng)在軍事,民用各方面都起著至關重要的作用,它作為強國的基礎設施之一,也是未來發(fā)展的必然趨勢。美國﹑俄羅斯﹑歐洲相繼建立和發(fā)展了自己定位導航系統(tǒng),中國也不甘落后,成為發(fā)展導航系統(tǒng)的后起之秀,成功建立了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),該系統(tǒng)的發(fā)展和應用不僅對其他定位導航系統(tǒng)產生了強有力的競爭,更重要是使中國在世界提高了地位,有著重要的戰(zhàn)略意義。

1.北斗衛(wèi)星技術的概述

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。中國歷經幾十年的發(fā)展,成功建立和應用了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng),標志著中國成擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)包括35顆衛(wèi)星,其中包括27顆中高度圓軌道衛(wèi)星,5顆地球靜止軌道衛(wèi)星,3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。它們能提供持續(xù)而實時的被動三維地理空間定位和速度測算。它由三部分組成,分別是空間端,地面端和用戶段組成。

2.各大定位系統(tǒng)的發(fā)展與比較

2.1 美國GPS全球定位系統(tǒng)

GPS是美國開發(fā)和應用的定位導航系統(tǒng)。20世紀70年代的新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng),它以實時﹑精確和全球性的服務為特點,主要為陸??仗峁┓眨梢运鸭閳螬p緊急通訊和各點檢測等。經過20多年的發(fā)展和應用,到1994年,美國的GPS覆蓋已經達到98%,這表明美國在世界上占有絕對的優(yōu)勢和主動權。GPS發(fā)射的信號有精碼和粗碼之分,精碼的定位信息精度高于粗碼,主要用于本國或盟國的軍事的保密碼。粗碼供全世界使用,不限制用戶數量。

2.2 俄羅斯格洛納斯定位系統(tǒng)

格洛納斯GLONASS”是俄羅斯的定位導航系統(tǒng),開始于70年代中期。到21世紀初期格洛納斯隨著俄羅斯經濟好轉快速發(fā)展,更新了定位系統(tǒng),于2011年1月在全球正式運行。格洛納斯系統(tǒng)使用頻分多址(FDMA)的方式,每顆格洛納斯衛(wèi)星廣播兩種信號,L1和L2信號,很大程度上提高了它的定位精度。系統(tǒng)提供全球導航和定時服務,用戶不受數量限制的免費試用。

2.3 歐洲的“伽利略”系統(tǒng)

歐洲“伽利略”系統(tǒng)為了擺脫對美國GPS系統(tǒng)的依賴,于1999年合作啟動了“伽利略”項目。它的系統(tǒng)具有定位﹑導航﹑授時服務,并有救援與搜索等特殊服務。伽利略系統(tǒng)是世界上第一個基于民用的,用戶可以用多制式接收機來獲得更多信號,使導航定位精度大大提高。

2.4 中國的北斗導航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2000年,中國建成北斗導航試驗系統(tǒng),并于2011年12月開始向中國及周邊地區(qū)提供服務。它由30顆非精致軌道衛(wèi)星和5顆靜止軌道衛(wèi)星組成,為用戶提供免費的導航、定位、授時服務。

綜上所述,全球的4大定位導航系統(tǒng),都由三部分組成,分別是用戶端﹑地面端和空間端。用戶端是用戶裝置部分,由各種定位接收模塊與衛(wèi)星天線組成的,也是用戶進行數據接收﹑分析及傳送相關定位數據的終端。地面端是由一個主控制站﹑幾個監(jiān)測站﹑天線和通訊系統(tǒng)組成的,他們負責對每一顆衛(wèi)星進行監(jiān)視、跟蹤、遙測及控制??臻g端是由靜止衛(wèi)星和非靜止衛(wèi)星組成,每個定位系統(tǒng)衛(wèi)星數量稍有不同,他們負責發(fā)射一定頻率的無線電信號供定位模塊接收數據使用。

每個定位導航系統(tǒng)都提供定位、導航和授時服務,為本國及全球用戶提供免費服務。它們每個有各自的優(yōu)勢,GPS為美國研發(fā),現在它的應用已經覆蓋全球絕大部分的用戶,在定位系統(tǒng)之中占有絕對的優(yōu)勢;格洛納斯系統(tǒng)使用頻分多址(FDMA)的方式,抗干擾能力很強;伽利略系統(tǒng)是世界上第一個基于民用的,定位精度能達到1米,是現有導航系統(tǒng)中精度最高的;而中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有定位和通訊雙功能,用戶不但可以知道自己的位置,還可以告訴別人自己位置。

隨著市場的快速發(fā)展,每個定位導航系統(tǒng)將形成互相競爭的局面,他們的互補和相互制約也會為每個用戶提供更精確穩(wěn)定的定位信號,將有利于用戶脫離依賴性而進行選擇,也使導航系統(tǒng)能夠快速健康的發(fā)展。

3.發(fā)展北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的意義

北斗導航系統(tǒng)不僅在軍事上產生重要的意義,而且在民生中的發(fā)展也起到了不容忽視的地位,像交通運輸,林漁業(yè),電信,測繪,氣象等方面都產生了巨大的經濟價值。

3.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)軍事上的應用

建立獨立的衛(wèi)星導航系統(tǒng),是避免在戰(zhàn)爭中依賴于人,是保證國家安全的根本命脈。當今被全國廣泛以來和使用的定位導航系統(tǒng)為美國的GPS,如果國家與美國產生沖突,美國可以控制GPS對該國進行信號屏蔽,緊急情況甚至關閉服務,使其戰(zhàn)爭武器就成了擺設而無法發(fā)揮效能,這對國家的軍事戰(zhàn)爭具有極大的不利影響。所以發(fā)展自己的導航定位系統(tǒng)是具有重大的戰(zhàn)略意義。

3.2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在交通運輸行業(yè)的應用

交通運輸部為了適應社會經濟的快速發(fā)展,正在開展重點運輸過程車輛監(jiān)控管理、服務示范系統(tǒng)工程,可以重點解決“兩客一?!避囕v的監(jiān)管和服務。在幾個示范城市,交通部已經通知80%的危險品運輸車輛,旅游車大客車都要安裝北斗導航系統(tǒng)的車載終端?;诒倍废到y(tǒng)的車載終端,可以實時定位和監(jiān)控車輛位置,通過無線移動傳輸技術和車輛進行信息交換實現互動,進行車輛遠程監(jiān)控與調度指揮,便于部門或公司的管理與控制。這些應用不但可以提高車輛行業(yè)的管理水平,也能使運輸信息化建設快速發(fā)展,為我國的經濟發(fā)展做出重要貢獻。

3.3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在農業(yè)﹑林業(yè)﹑漁業(yè)中的應用

在社會經濟的快速發(fā)展中,北斗終端在農業(yè)﹑林業(yè)﹑漁業(yè)中的作用也顯得尤為重要。

北斗終端可以裝在農業(yè)機械上,實現對農田的定位耕作,體現了現代高新技術在農業(yè)中的應用,便于人們對田地的統(tǒng)一開發(fā)和管理。

在林業(yè)中,森林資源的保護和開發(fā)利用也對經濟的發(fā)展起到積極的作用,因此管理者及時掌握森林資源的動態(tài)變化而做出相應的正確決策就顯得更為重要。北斗導航系統(tǒng)也是林業(yè)工作者在林叢中考察工作時,利用它進行定位,辨別方向的新型工具。而且北斗導航系統(tǒng)可以測定森林的分布區(qū)域,進行樣地精確勘測,面積求算和制圖。這樣既能減少大量人力物力,更有效的提高森林業(yè)的管理水平。而且在森林火災預警,火災定位,救援中,北斗定位導航系統(tǒng)也起到無法替代的重要作用。

在漁業(yè)方面,北斗導航系統(tǒng)不僅可以幫漁民尋找魚群,還能在海況不好的情況,及時對漁船進行通告要求撤回,保證他們的海上安全作業(yè)。中國漁政還建立了“海洋漁業(yè)綜合信息服務系統(tǒng)”管理平臺,它是基于北斗定位系統(tǒng)開發(fā),實現對出海漁船的實時監(jiān)控、定位導航、合理調度和應急救援等。

3.4 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在氣象﹑大自然災害中的應用

中國氣象局為了提高了國家氣象監(jiān)測水平,提高預警能力,降低自然災害,也積極組織開展研發(fā)基于北斗導航系統(tǒng)的應用,實現氣象數據的實時采集分析,并把精確的數據提供給氣象部門使用。

北斗導航系統(tǒng)在自然災害中起到了搶險救災生命線的重要作用。例如在重大地震災難中,可能所有的通訊系統(tǒng)都將被破壞,只有衛(wèi)星導航系統(tǒng)不受影響,盡大可能縮短時間對災害的位置上報到指揮部,對營救時間,減少損失的強險救災起到至關重要作用。

發(fā)現和預測地震的重要手段之一是地球板塊運動監(jiān)測的檢測。在未來發(fā)展中,北斗導航系統(tǒng)可能會參加地球板塊的運動檢測,這在地震災害預測中是一個重要的發(fā)展突破。

3.5 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在工程的應用

隨著科技的快速發(fā)展,北斗導航定位技術在工程機械和施工中的應用也越來越廣泛。各種工程機可以通過定位實現3D控制技術,打破了傳統(tǒng)的施工方法,減少了大量人工測量和數據誤差,使工程行業(yè)產生了革命性的突破,增加的系統(tǒng)的可靠性和安全性。而且基于北斗導航系統(tǒng)的儀器也可以對高樓﹑橋梁等工程在施工中進行實時﹑嚴密的監(jiān)控,有利于工程的順利進行,也保證了人身安全。

除此之外,北斗導航系統(tǒng)還可以應用在個人定位,金融等其他方面。由此看來,北斗導航定位系統(tǒng)已經無時無刻在我們身邊,已經融入到我們的生活之中。

4.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的未來

近幾年,隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)快速發(fā)展并在各個領域積極推廣使用,使人們更清楚的認識和了解我國自己研發(fā)的定位系統(tǒng)。據粗略統(tǒng)計,2012年我國衛(wèi)星導航和相關位置服務產業(yè)年產值已經超過810億元,為國家的經濟發(fā)展貢獻重要的力量。有人預測,到2015年產值可能達到2千億元,2020年將達到4千億元,用戶擁有的各種定位終端也會突破10億臺。那時候,我國的相關產業(yè)應用規(guī)模會大幅度提升,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的相關終端發(fā)展是突飛猛進,不僅會給我國帶來巨大的經濟價值,也會在國際市場上有更強的競爭力,更重要的是能使我國在世界的地位有重要的突破和提高。”

5.結束語

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建立和使用,擺脫了我國對GPS的依賴,打破了發(fā)達國家壟斷衛(wèi)星導航定位技術的局面,增強了我國的武器效能,維護著國家安全,重要的是可以直接體現我國的技術實力和綜合國力。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的廣泛應用,是我國信息化建設的重要里程碑,標志著我國在自主可控的衛(wèi)星導航系統(tǒng)中邁出了一大步,不僅對中國,對世界也是意義重大,影響深遠。

參考文獻

[1]趙琳,丁繼成,馬雪飛.衛(wèi)星導航原理及應用[M].西北工業(yè)大學出版社,2011.

[2]曹沖,陳勖,李冬航.北斗伴咱走天下[M].中國宇航出版社,2011.

[3]北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)簡介[OL].www.beidou.gov.cn.2010-8-20.

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