卫星导航产业

卫星导航产业（精选十篇）

卫星导航产业 篇1

他山之石, 可以攻玉

周文益介绍说, 他早年留学国外, 并在国际著名的卫星导航芯片企业中工作多年。2004年, 他与多位曾在海外卫星导航以及微电子领域工作多年的资深博士共同发起创立了西安华迅微电子有限公司, 这是一家留学人员创业企业和国家重点扶持的高科技企业, 也是国家863计划、中小企业创新计划, 核高基计划, 国家发改委和省市重大科技计划项目的承担单位之一。

华迅微电子成立以来, 带动了国内导航芯片产业的发展和技术进步。周文益自豪地告诉记者, 2006年公司研制成功国内首款具有完全独立自主知识产权的GPS套片 (射频芯片和基带芯片) , 打破了国外长达十余年的垄断, 是国内第一家在海外实现大批量销售的GPS芯片企业。之后, 华迅微电子一直引领中国卫星导航产业核心芯片技术的发展, 技术上达到了国际先进水平, 这也为公司后来研发北斗芯片铺平了道路。我们正是很好地利用了GPS芯片的石, 攻克了北斗芯片这块玉。

在北斗卫星导航领域, 华迅团队已经开发了完整的北斗+GPS双模基带和射频芯片、以及相应的软件技术, 2011年第三季度已全部量产, 为北斗卫星导航技术的推广, 奠定了坚实的基础, 在业界评估中享有信誉和好评。周文益说, 目前, 公司的产品及技术方案包括GPS射频芯片, 兼容GPS北斗二代的射频芯片、GPS数字基带处理芯片、GPS+北斗的数字基带处理芯片, IP Core;华迅三代多通道兼容GPS与北斗二代的射频芯片, 以及基带处理芯片等。这些产品已申请并获得了超过40余项技术专利, 其强大的软件支持功能, 可以满足各类用户的不同需求, 为客户提供卓越的产品和服务。

经历风雨, 终见彩虹

尽管华迅微电子是家高新企业, 享受着国家有关优惠政策, 但是, 作为一家民营企业, 公司想在国内取得更大的发展依然面临很多困难。周文益说, 公司创业艰难, 可以说经历了很多风雨, 能够让公司不断取得进步, 这是公司所有人齐心努力的结果。目前, 华迅已经开发并量产了十多款GPS/北斗导航基带和射频芯片, 2012年我们的GPS芯片销售突破一百万片, 北斗芯片的订单也超过20万片。2013年截止目前我们的GPS芯片销售已突破120万片, 预计今年将会比去年增长3～5倍;另外, 北斗芯片今年的销售也快速增长, 预计全年销售量有30万～50万片, 公司今年产值预计也将在去年的基础上翻一番, 销售目标是达到8000万元。未来几年, 我们将在稳固行业应用市场的同时, 重点扩大民品市场占有率, 成为国内民品导航芯片的领导者。

周文益告诉记者, 华迅第四代卫星导航芯片正在顺利研发中, 另外今年下半年公司还将会推出GPS+北斗+蓝牙+FM+Wi-Fi的五合一高度集成SOC芯片, 这是公司为手机、平板电脑等智能移动终端研发的一款专用芯片, 预计明年将会正式推向市场, 并嵌入到数百万部智能移动终端中。

正是华迅微电子多年来的不断进步和取得的骄人成果, 最终引起了特大国企中国航天科工集团的关注, 并于近期正式入股华迅公司, 成为公司控股股东。周文益说, 与航天科工的合作是一个逐步发展的过程。2012年底, 我们经过严苛的选型比测, 成为航天科工全国车联网重大项目北斗芯片及模块的独家供应商。在这次考核中, 华迅在技术水平、产品性能、产业化应用、公司运营等方面, 给航天科工留下非常深的印象, 这些都是航天科工愿意入股的原因。当然还有一个关键的原因, 就是华迅开发的北斗导航芯片是北斗产业链上最重要的一个环节, 而且产品性能可靠, 这是一种优质资源的有效整合, 双方的结盟将会迎来一个双赢的局面。周文益表示, 对航天科工集团来说, 入股华迅, 完成了从芯片、模块到系统、终端解决方案及北斗运营服务整条产业链的布局;而对于华迅公司来讲, 使我们在资金、市场等方面具备了更多的保障和资源, 为公司未来的快速发展奠定了雄厚的基础。可以这么说, 我们的发展是经历了多年的风雨, 终于迎来了彩虹。

集中资源, 合作共赢

2012年12月27日, 中国对外公布了北斗系统空间信号接口控制文件 (ICD) , 这无疑对我国北斗产业的发展产生巨大影响。周文益表示, 公布北斗ICD文件, 对整个北斗产业是一个积极的信号, 势必将进一步推动北斗的广泛应用。一方面, 公布ICD文件, 允许国际大企业生产兼容北斗系统的芯片, 将借助这些先进企业的技术和产业化优势, 快速推动和提高北斗导航整体的产业化水平, 目前, U-blox、联发科、ST、Broadcom等行业巨头已经陆续推出北斗芯片;另一方面, 对于我们本土的企业来说, 大家盼望多年的市场机遇终于要出现了, 但也必须清晰的看到, 我们将面临与国际巨头同台竞争的压力。因此, 国内芯片企业应该集中技术、人才、资金等方面的资源, 加强合作, 力争让中国企业的名字能出现在世界北斗芯片生产商的前三名里面。

周文益说, 国内从事导航芯片开发的企业已有十几家, 但真正实现产业化的只有不超过5家, 大家做的都很辛苦。这两年, 随着车载导航、政府重点试点项目等的出现, 国内导航芯片产业迎来了一些发展机会, 但市场容量仍旧有限, 发展力度还不够。目前, 我国正大力推广北斗应用, 这是我们本土导航芯片企业发展的好机遇, 我们一定要在前期练内功的基础上, 迅速推出技术水平先进的产品, 抢占市场制高点。另外, 也希望我们国内的企业, 甚至包括政府部门能够在产品开发、系统整合、运营服务等方面展开合作, 大家一起来做大这个产业。

卫星导航产业 篇2

关键词：卫星导航系统；产业现状；发展前景

0 引言

卫星导航系统的应用不会受时间和地域的影响，而且该系统的覆盖面积很大是全球性的覆盖，而且系统具有很高的精确度，同时系统应用不会花费较长的时间。卫星导航系统如今应用于人们的生活，在多项领域为人们提供多种功能。卫星导航系统的应用是人类在科技时代中跨出的巨大一步，而且该系统的应用仍存在着巨大的发展空间，科研技术人员需要不断的加强对于该系统的研究和完善，为人类文明的进步做出贡献。

1 概述

将卫星定位系统与导航通讯领域良好的融合便是卫星导航系统，它能够准确提供在以某一时间和空间为基准的情况下，所有与位置有关的信息。卫星导航系统是一个国家综合国力的展现，对于巩固我国在世界上的位置有着积极的影响作用。卫星导航系统对于增加我国国防力量、促进我国经济增长有着不可忽视的影响。该系统已經渐渐深入到人们生活中的各个领域，已经发展成为我国电子信息行业主要领军者。我国正处于该系统应用的发展阶段，在二零零八年时全球对于具有卫星导航功能的手机达到七千八百万台左右，在二零一四年可以达到七点七亿台，具有该系统的手机占全球手机总销量的百分之五十以上，有百分之二十的销售量在中国。卫星导航系统与国家的经济发展和国家安全的提升有着直接影响，各个国家都在积极的研发属于本国的卫星导航系统。我国也正在启动卫星导航系统建设计划，首先是区域性的覆盖，然后是全球性覆盖。

2 卫星导航系统应用技术产品

卫星导航系统不断进步最重要的体现就是接收机，经过二十多年的发展接收机技术得到很大的提升，与以往相比接收机的性能近乎百倍的增长，而设备的总量则是在不断地缩减，价格也在逐渐降低能够被更多的人们所接受。民用技术与民用技术相互结合共同带动发展。卫星导航系统的广泛应用使人们的生活发生了翻天覆地的变化，为人们提供了许多便利。汽车上配有导航系统能够对路面情况及时的了解，同时还能够记录车辆的行驶轨迹，使驾驶的安全性得到很大的提升，同时还能为驾驶人员准确的指明方向，确定最短的行驶路线。手机上也配有卫星导航系统，能够帮助人们确定自己所在的位置，引导人们走向目的地。

卫星导航系统的应用因功能强大、操作简单等特点被越来越多的人们所喜爱，并且积极的购买该系统的技术产品，例如：汽车导航仪、导航手机、监控总段设备等等。卫星导航系统以不同的形式、不同的使用功能延伸到各个领域中，对于促进生产力的提升、改善服务质量、推动我国国民经济发展有着不可忽视的影响力。并且卫星导航系统已经渐渐实现了与互联网以及通信领域的连接，将多种信息来源和信息通道相整合，真正的达到无论在海、陆、空某一位置、某一时间都能够应用卫星导航系统是日后的发展目标。

3 导航卫星应用市场和产业的发展状况与趋势

3.1 导航卫星应用市场分类以及解析。导航卫星应用与服务市场可以按多种类型进行分类，本文将导航卫星的应用分为基本应用和高端应用两类。GALILEO的出现使得人们对于该种分类方法逐渐接受，将市场分为三部分。第一部分是大众市场，主要的服务对象为人民群众，使得该技术可以得到大众人群的广泛应用。第二部分是专业市场，主要的服务对象是该系统的科研人员。第三部分是生命安全市场，很多人对于生命安全市场存在一定的概念误区，认为该市场与大众市场和专业市场有很多的重合，其实不然。生命安全市场是一个独立的市场，GALILEO该系统具有良好的公开性、而且还能够进行搜救工作，也就代表着生命安全市场的独立性，而且要提高生命安生服务质量必须要与卫星导航系统相结合，使生命安全服务高效、稳定[1]。

3.2 市场服务类别。卫星导航系统的产业发展中，大众市场占有着很大的份额，因为大众人群是技术产品的购买人员，使得该系统技术产品可以得到广泛的应用，为产业发展带来巨大的经济效益和社会效益，主要体现是手机和车辆应用。专业市场涉及到的内容众多，而且不仅仅是该系统的应用，与该系统的科研工作也有很大联系。卫星导航技术已经成为推进我国国民经济增长，产业提升、科学创新的关键技术。生命安全市场可以说是卫星导航系统技术应用的最终发展需求，将卫星导航系统的强大性能以及系统的可靠性与生命安全服务相融合，但是目前生命安全服务市场还处于起步阶段，很多人对于该市场还没有足够的认知。

3.3 卫星导航系统应用产业的发展现状以及发展趋势。根据相应的科学数据调查所显示，我国在二零零八年卫星导航系统应用创造的经济产值为四千亿，终端持有量更是尤为庞大，具有良好的发展趋势。卫星导航系统已经渐渐融入人们的生活，人们对于该系统的认知程度也在不断提高，当我国进行卫星发射时会受到全国人民群众的关注。卫星导航系统以不同的服务类别延伸到各个行业中，该系统的行业领域应用仍存在巨大的发展空间。我国人口众多也为卫星导航产业提供了市场保障，我国目前汽车手机的拥有量为世界第一。

在不断地发展过程中汽车导航仪会渐渐成为汽车必须要配置的设备，人们对于产品购买进行选择时会重点考虑卫星导航系统技术在设备上的体现。对于卫星导航产业发展各个国家都会加大支持力度、增加福利政策、投入建设资金，我国下一目标是产业年产值达到三千亿，不仅会逐渐实现，而且还会持续上涨。

4 结语

卫星导航系统产业发展现状十分良好，但是仍然处于起步阶段，还存在着巨大的发展空间。未来卫星导航系统会延伸到更多产业领域，为人们的生活、国家经济增长贡献出巨大的力量。科研人员必须要不断的加强卫星导航系统技术应用的研究力度，注重创新。各个行业也要提升对于卫星导航系统的认知，为卫星导航系统产业构建提供良好的环境保障。

参考文献：

北斗导航卫星产业打造未来信息丝路 篇3

中国的卫星导航市场空间巨大, 而北斗导航的推广先以军用、行业领域应用为主, 大众消费领域可能会通过羲和系统和地基增强系统提升服务精度、广度, 产品多模方式推广使用;在“一路一带”国家战略中, 北斗导航系统也将成为链接区域和国家的重要信息纽带, 北斗的推广应用将会国内、国外并举。

中国的卫星导航市场空间巨大, 而北斗导航的推广先以军用、行业领域应用为主, 大众消费领域可能会通过羲和系统和地基增强系统提升服务精度、广度, 产品多模方式推广使用;在“一路一带”国家战略中, 北斗导航系统也将成为链接区域和国家的重要信息纽带, 北斗的推广应用将会国内、国外并举。

2013年我国卫星导航系统行业总体产值超过1040亿元。13年发布的卫星导航产业中长期发展规划, 提出2020年卫星导航产业规模超过4000亿。按照之前的计划, 北斗卫星体系将于2015年开始发射全球定位卫星, 2020年北斗导航将成为真正的全球卫星定位系统。目前北斗产业仅约百亿左右, 规模还小, 而按照卫星导航产业中长期发展规划, 到2020年北斗导航系统及其兼容产品将要得到广泛应用, 对国内卫星导航应用市场的贡献率达60%, 重要应用领域达80%以上, 也就是说北斗产业规模将要达到2400亿。

据广发证券分析:

美国GPS发展几十年来, 其产业化发展特点为: (1) 政府在卫星导航产业中起着至关重要的作用; (2) 美国GPS导航产业的发展基本遵循军事国防—行业运用—大众运用的路径; (3) GPS行业发展对研发能力要求较高, 在接收芯片等核心部件方面, 属于垄断竞争市场。而在最下游的信息服务领域, 则参与企业众多, 市场竞争充分; (4) GPS行业逐步由“导航接收产品”制造业发展为“信息服务”业。产业链结构从集中在系统集成为代表的产业链中端, 到集中到上游设备制造和下游的终端服务, 即从橄榄型产业结构向哑铃型产业结构转移。

美国GPS产业发展过程中政府推动、军用和行业先行、逐步向信息服务领域发展等这些发展特点将为中国北斗卫星导航产业发展带来一些启示。

卫星导航定位系统 篇4

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。

卫星导航产业 篇5

《年鉴》是我国卫星导航产业发展的编年史, 将详细记录我国卫星导航与位置服务产业的科技创新与辉煌成就, 充分发挥资政、信息、借鉴、窗口及存史的作用。

近年来, 北斗系统在交通、电信、电力、国土资源、测绘、气象预报、海洋渔业和抢险救灾等领域的推广应用成效显著, 产生了良好的经济和社会效益。2014年卷《年鉴》将全面记录过去一年我国卫星导航与位置服务产业发展现状。《年鉴》将广泛发放中央和地方政府相关部门作为制定产业政策和产业管理的参考、相关单位作为全面了解产业发展及重大政策和事件的工具书。

卫星导航产业 篇6

关键词：卫星导航应用人才,培养定位

中职学校本着“以服务为宗旨,以就业为导向”的办学指导思想,有责任、有义务为社会培养一线的职业技术人才。我校在对广东省赛格车圣导航有限公司、粤峰通讯有限公司、通达电气等企业进行深入调研后,瞄准卫星导航应用产业需求,开设了“卫星导航应用技术专门化方向”。通过开展卫星导航应用技术教育,向企业输送中等技能型人才,为推动广东的“创新”发展战略贡献力量。

一、培养卫星导航应用中职人才的必要性

卫星导航应用产业作为国家高新技术产业,已经成为全球信息产业的重要经济增长点。尤其是当卫星导航产业与物联网、云计算、移动网等技术碰撞产生了“中国位置”云平台后,位置服务将会带来更为智慧的政府决策、企业运营和个人生活。而导航云时代的开创迫切需要不同层次的卫星应用技能、服务型人才，适应卫星应用产业的发展需求，以推进“智慧地球”的进程。

（一）培养卫星导航应用中职人才,符合产业发展的内在要求

我国目前已成功发射十一颗北斗导航系列卫星,预计2020年左右,将建成由30余颗卫星组成的北斗卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、卫星导航和授时服务。卫星导航定位产业的发展已经发展到LBS(基于位置的服务)阶段,其特点是功能化,主要侧重于在线(实时)的社会应用。

未来的发展趋势将是卫星导航产业(重点发展北斗应用)及物联网、移动通信技术融合实现SOLO-MO终端,如平板电脑式手持终端。因此卫星行业迫切需要懂得应用相关新技术的人才。国家在《关于促进卫星导航应用产业发展的若干意见》中提到,应该加大卫星导航应用人才培养、培训和宣传普及工作力度。由于培养周期长、成本高、人员流动性较大等原因,企业不愿花大力气培养，所以造成卫星导航应用行业这类人才的紧缺。

我校通过与企业积极交流合作,向学生宣传、普及卫星应用知识，打造卫星应用技术专门化方向,加强专业与应用相结合的教育,使学生成长为具有综合职业能力、可持续发展的社会职业人才。

（二）培养卫星导航应用中职人才,推进卫星导航应用产业规范化

我国目前已有的卫星应用企业达3000多家,大多为中小企业,具有明显的自发性、盲目性。许多企业都在各自研发的产品中设置了“技术壁垒”,并且尚未在生产、售后服务过程中建立统一、规范的操作流程。该行业中的技术人员多半从汽修、电子类专业转入，他们在安装车载导航定位系统时,曾出现因安装工作流程不规范而影响质量，导致客户投诉的情况。基于对广州市中职学校开设卫星导航应用技术专门化方向的调查分析：毕业生在数量上，远远无法满足卫星应用市场的需求;从质量上看，有些教材未能涵盖学生在就业岗位上的主要职责，学生学习的技术、理论知识与岗位工作任务错位,毕业生进入企业后,出现在其岗位不能尽其责的问题。因此，通过校企合作,中职学校培养的人才要能满足企业需求,促进卫星导航应用市场的规范化运作。

二、中职卫星导航应用技术人才的培养定位

广东是全国卫星导航的最大消费市场，全国60%以上的民用车载卫星导航仪都出自珠三角。这里已经形成了相对完善的产品研发、生产、制造、系统集成、运营服务的产业链。“十二五”期间，广东省重点行业和关键领域将普遍应用北斗系统,省内卫星导航核心和骨干企业将完成向北斗或以北斗为主导的双模格局转型。

（一）结合战略新产业发展趋势,定位中职卫星导航应用人才类型

北斗卫星导航系统重点发展的领域包括室内外无缝定位技术、车辆监管、巡检领域及位置服务的创意发展。目前北斗卫星导航产业处于发展初期,行业规模占整体卫星导航产业比例较小。北斗多模产品的成本是GPS的十到二十倍,截至2010年,用户数量只有几万个。但多模系统具备短报文功能,其保密性强,应用范围更广,系统精度更高。应用北斗多模将是大势所趋。

如何加快北斗卫星导航产业发展，关键是培育应用市场、完善产业体系、形成服务能力。新技术的产品要有高质量的服务作为依托，而服务型的技术人才就是高品质服务的保障。从卫星导航应用的整个产业链分析，中职学生完全可以胜任从生产到运营服务的各环节的工作，因此中职学生在该行业中定位的人才类型，应该为基层技术服务型人才。让学生在校期间尝试与市场接轨，完成GPS、北斗多模产品的加装、维修及监控中心的运营管理等服务型工作任务。尽快树立较强的客户服务意识，最终实现“学习”与“就业”零距离，满足企业的需求。随着产品运营服务质量的提升，产业不断发展壮大，当北斗用户增加到一定数量后，其成本价格就可以大幅度下降，就能实现2020年北斗系统在我国卫星导航市场达到30%的份额，总产值达到4000亿元人民币的目标。

（二）结合中职学校优势，定位中职卫星导航应用人才专业技能

北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士明确提出，应该重视用户对导航服务的二次开放，如车载导航系统软硬件等。广东汽车产业已形成以广州为中心，环珠三角协调发展的新格局。我校结合广州市及珠江三角地区产业结构发展趋势和社会发展需要，构建了以汽车运用与维修专业为龙头，以汽车制造与维修、现代物流管理、交通运输管理和计算机网络等专业为骨干的专业体系。基于广州市政府、广东省卫星导航行业协会对卫星应用产业的大力扶持，结合我校较强的师资力量，以及我校实训中心雄厚的实训经验与较为先进、完善的设备，具备培养中职卫星导航应用人才的软硬件基础。基于教师下企业调研实践后，从真实工作中获得的生产工艺和生产流程，归纳出中职基层技能、服务型人才应具备以下的基础专业能力要求。(如图1)

我校卫星导航技术应用教育力图以“车载电子、智能交通”为突破口，从教师在企业调研实践中获得的真实工作环境及产品的生产工艺和生产流程中，提炼出了中职基层技能、服务型人才应具备的基本能力要求，并将学生掌握的技术技能定位在：操作、维护车辆监控管理信息系统;GPS、加装、调试、故障排除北斗多模系统下的车载卫星导航定位影音、防盗中控、可视倒车雷达等内外饰电器;客车动态电子显示屏、广告屏、报站器的销售与技术支持等方面。并逐步拓展到发展智慧城市、数字地球、云计算等领域的应用。

（三）以人为本,培养中职卫星导航应用人才的关键能力

中职教育不同于社会上的短期技能培训班,不仅要培养学生的专业能力，更强调的是教育的价值,彰显“以人为本”的教育理念，应注重学生关键能力的培养。让学生通过学校的教育,不仅满足某一岗位需求,还能适应该岗位群的需求,具备持续性的自我发展和提升的空间。在对相关企业做的调查问卷的结果表明,企业非常希望员工具备的关键能力如图2所示，希望通过挫折教育,筛选出值得重用和培养的人才,为企业创造更多的经济效益,并提升企业的社会形象和地位。

三、贴近卫星导航应用产业需求,开展中职教育的策略

职业教育强调教育的价值，制定的课程标准应该注重学校的教育和人的发展目标。职业教育要提高质量，应采用多种教学模式结合的方式，彰显“以人为本”的教育理念。

（一）加强教科研，带动卫星导航应用技术教育

为了规范建立“卫星应用技术专门化方向”,我校申报了“卫星应用专门化方向建设的实践研究”的课题。教师对珠三角地区卫星应用企业，特别是车载汽车电子相关企业进行调查、访谈，分析研究企业对一线员工专业技术能力、个性素质的要求。通过开展专家访谈会，参考企业对学校专业课程和德育课程设置的建议，为制定课程标准、教学计划进度及确定中职学生从事岗位的具体工作任务，编写校本专业课教学资料、实施专业课程教学及学生管理奠定基础，以提高教师的研究水平，促进教学的规范化，培养适应市场需求的高素质新兴技能型人才。

卫星导航产业依托移动通信、汽车和互联网等大产业，可以实现新系统、新技术的应用和服务。卫星技术应用教育在课程内容的设置上应涵盖卫星应用、计算机、汽车、电子四大部分，这四大部分的教学任务可由各相关专业承担。从学生综合职业能力出发，学习适度的理论知识，强化实践性教学。在实施教学的过程中，不同专业的教师应该多交流、沟通。同时还要学习适应市场的新技术、新理念，及时提出调整课程内容，迎合企业岗位的需求现状，让学生增加更多的就业竞争优势。

（二）校企深度合作，实现校企双赢

在卫星应用技术专门化方向的建设过程中，教师通过企业培训、实践及行业内的沟通与交流等多种校企合作方式，不断提升自身的专门化知识、技能，才能合理制定课程标准、课程方案，支撑相应专门化方向可持续发展。

通过与企业常规化合作，构建“理实一体化”实训场所。实训室应能实现GPS/GPRS无线通信的联合应用、GPS防盗、GPS车辆检测与状态模拟、GPS GIS联合应用、GPS车载应用等功能。让学生在真实设备和卫星信号环境下，亲自动手进行实验和编程，学习卫星定位原理和可视化GPS卫星的分布，熟悉车载电子设备的安装、维修及监控管理系统的操作流程。在我校设立校企合作的生产运营中心或对外服务中心，走在卫星技术应用产业的技术前沿。同时，企业应提供稳定的校外实训基地，让学生与企业的生产、销售、售后服务等环节直接对接，实现学校与企业双赢，推动卫星定位技术的普及应用。

在教学过程中采用“理实一体化”教学，利用我校丰富的人力、物力资源，与现有的汽车相关专业形成互补，将先进的生产设备和教学装备融理论教学、实践教学、技术服务与生产为一体，充分体现学生“学习的内容是工作，在工作中实现学习”的原则，以满足卫星应用产业对中职一线技能人员需求的目标。

参考文献

[1]史枫.技能型人才需求规格调查及对职业院校人才培养的建议[J].职教论坛,2010.

[2]周莲英,杨鹤标.略论新兴专业的专业建设——以通信工程专业建设为例[J].淮海工学院学报,2010(2).

[3]王海军,魏冲等.北斗卫星导航系统的发展与思考[J].信息与电脑,2010(8).

卫星导航产业 篇7

从20世纪90年代末至今, 卫星导航相关专利申请数量迅速增加。我国的卫星导航产业在近5年间才开始进行专利布局, 而国外卫星导航技术起步较早, 在专利申请量以及核心技术和应用领域的布局上具有较大优势, 这无疑会对我国卫星导航产业的发展构成威胁。

面对国内外各大导航厂商不断拓展的专利布局现状, 只有全面的、准确的摸清国内外专利技术发展的具体方向, 深入了解拥有重要专利技术的主要国家和企业, 洞悉不同地区和企业技术研发的重点, 才可能做到及时把握技术发展动向, 知己知彼, 在新的产业竞争道路上探索出一条符合国情的发展之路。

针对上述需求, 笔者所在研究团队以专利信息为切入点:检索各重点分支技术;解析主要国外申请人专利布局;筛选国外主要竞争对手的重要专利;提出相关领域专利技术布局策略。由此形成了包含接收机天线、射频前端处理模块、重点企业专利布局、导航领域专利诉讼、混合室内外定位技术、导航电子地图以及信号格式等子专题在内的卫星导航领域专利分析报告。本文作为卫星导航专利分析报告之四, 主要聚焦卫星导航混合定位领域, 通过专利信息的统计分析, 对其产业现状和技术发展路线进行梳理。

2 卫星导航混合定位技术简介

全球卫星导航系统在车载导航等民用方面的应用已日益广泛。但是, 卫星信号会受到建筑物、树木、墙和地形的遮挡, 从而在大城市的楼群间、室内、隧道或者较深的矿区等地区, 卫星信号较为微弱, 这在很大程度上影响了民用导航的准确度。

为进行高精度的定位, 将卫星导航技术与其他的定位技术 (如室内定位技术、地面网络技术等) 相结合成为大势所趋, 具有全球导航卫星系统 (GNSS) 和地面网络集成的混合定位系统正在演进为技术发展的重要策略, 并且正在成为国家实力的重要代表。

综上所述, 有必要对混合定位技术进行研究和专利分析, 从中寻找研究热点和发展趋势。

目前的混合定位技术主要有高通的GPSOne技术, 以及GPS+Wi-Fi、GPS+短距离无线通信、GPS+GPSO ne、蜂窝网络+短距离无线通信等多种组合的混合定位技术等。

3 卫星导航混合定位技术专利申请态势分析

3.1 技术发展历程

纵观混合定位技术的专利申请, 自1990年开始出现相关专利申请, 到2013年9月31日为止, 全球专利申请为2, 541项, 其中中国专利申请为971项。

全球卫星导航混合定位技术发展历程大致经历以下三个阶段:

(1) 技术萌芽期 (1990~2000年)

随着20世纪80年代GPS定位技术的发展, 仅利用单独的GPS系统执行定位, 会导致定位精度不足和应用范围过小。各大公司在1990至2000年间开始组合多种定位技术进行定位。由于处于研发起步阶段, 因此申请量较少。美国联邦通信委员会 (FCC) 1996年10月颁布的E911法令, 要求所有的蜂窝无线通信网运营商在手机用户发出紧急呼叫时, 向公共安全应答点提供该手机的号码和位置。这项法令的颁布大大促进了无线通信定位技术发展, 该技术下的专利申请量开始增长。

(2) 技术发展期 (2001~2005年)

在该时期, 许多公司在E911法令实施前抢滩圈地。不仅许多小公司纷纷提交专利, 在2001年, 高通公司所提交的GPS和移动网络混合定位技术专利申请也高达16项, 充分说明了E911法令对于推定定位技术发展的巨大作用。在此期间涉及的定位技术, 不仅有GPS与移动网络混合定位技术, 还有各种室内定位技术。

(3) 技术成熟期 (2006至今)

自2006年起, 由于前期中国联通、中国移动纷纷开始提供手机LBS业务, 中国的定位技术申请量自2006年起有了较大增长, 全球申请量也有了较大回升, 从此申请量连年快速增长, 但申请人的数量增速相对较缓, 显示出了室内外定位技术已经进入相对成熟期。

3.2 专利布局

3.2.1 全球专利布局分析

涉及混合定位技术的专利申请在全球的专利布局情况, 如图1所示。美国的专利申请量达到869项, 居卫星导航混合定位技术全球申请量之首, 占全球总量的34%, 显示出美国是该领域的最大专利布局地区;排名第二位的是中国, 专利申请量达到591项 (另有实用新型380项) , 占全球总量的23%;排名第三、四位的是韩国和日本, 专利申请量分别为196和183项, 各占全球总量的8%和7%;欧盟的专利申请量为59项, 约占全球总量的3%。可以看出, 在卫星导航混合定位技术方面, 欧美在该领域具有传统的技术优势。日韩由于定位技术的应用起步较早, 发展成熟, 申请量也不容小觑, 我国在该领域也具有一定的专利布局。

3.2.2 中国专利布局分析

在中国申请的国外申请人的主要来源国是美国、日本、韩国、芬兰和瑞典。如表1所示, 美国、日本、芬兰和瑞典在中国申请的授权率和有效率在40%以上, 而日本的授权率则高达50%左右。可见这些国家一是对中国市场比较重视;二是技术确有先进之处、撰写质量高;三是专利策略清晰, 授权范围稳定, 并注重专利池的布置和专利的保有。

在中国申请的国内主要省市的发明专利申请量、授权量和有效量的对比情况。如表2所示, 北京、上海、江苏和广东的授权率在22%左右, 深圳的授权率相对较高在33%。有效率方面, 广东最高, 为73%, 其次是深圳, 为67%, 其他三个省市有效量在47%左右。这显示出在集中了大批科研院校和生产企业的上述五个省市, 专利申请的质量比之国外公司仍有提升的空间, 但授权专利的保有方面与国外公司相差不大, 显示出了这些省市对已授权专利的重视。

3.3 主要技术构成

3.3.1 技术分支的划分及其涵义

按照主要室内外定位技术, 将卫星导航混合定位划分为10个技术分支, 各技术分支的划分及其涵义。如表3所示。

3.3.2 各技术分支全球申请年代分布

图2是上述各技术分支的全球申请量年度分布情况。可以看出, 各技术分支处于不同的发展阶段。如技术分支“GPS+蜂窝网络+其他”的申请量最多, 其从1996年开始申请量就开始明显增长, 在2008~2010年度达到最大值, 2011年申请量趋于稳定, 显示这项技术处于成熟期。而“短距无线通信”技术分支从2002年起申请量有了快速增长, 显示该技术自此时起进入了研发高峰, 显示该项技术处于快速发展期。再看“电视定位”技术分支, 其申请高峰出现在19 9 9~2 0 0 4年, 自此之后申请量迅速减少, 显示该项技术处于停滞期。

此外, 从各项技术的申请绝对数量来看, “短距无线通信”和“GPS+蜂窝网络+其他”、“无线传感器”是近期研究的技术热点, 尤其是“短距无线通信”技术, 申请增量率超过“GPS+蜂窝网络+其他”, 居于首位, 表明业界各家公司在此技术上申请和布局最多。

3.3.3 各技术分支中国申请年代分布

图3是各技术分支申请量中国年代分布图, 可以看出, 与全球不同, 中国自1996年才开始有涉及卫星导航混合定位的专利申请, 其余分布规律与全球申请量分布大体相同。除了“短距无线通信”、“无线传感器”是近期研究的技术热点外, “伪卫星”技术和“蜂窝网络+其他”的专利申请也持续增加且数量, 显示出我国研发机构对这两项技术仍保有研发热情。

(未完待续)

摘要：集成全球导航卫星系统 (GNSS) 和地面网络的卫星导航混合定位技术是定位技术发展的重要分支。本文以大量精确的数据统计为基础, 全面呈现了全球及国内卫星导航混合定位专利申请的态势、申请人特点及技术分支分布, 并以专利信息为切入点, 对其产业现状和技术发展路线进行梳理。

卫星导航产业 篇8

1 北斗卫星导航系统服务

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务, 包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务, 定位精度10 m, 测速精度0.2 m/s, 授时精度10 ns。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户, 提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。2011年12月27日起, 开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。中国以后生产定位服务设备的产商, 都将会提供对GPS和北斗系统的支持, 会提高定位的精确度。根据系统建设总体规划, 2012年左右, 系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右, 建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

2 北斗卫星导航系统特色

北斗导航终端与GPS、“伽利略”和“格洛纳斯”相比, 优势在于短信服务和导航结合, 增加了通讯功能;北斗系统用户终端具有双向报文通信功能, 可以达到一次传送多达120个汉字的信息。向全世界提供的服务都是免费的, 在提供无源定位导航和授时等服务时, 用户数量没有限制, 且与GPS兼容;北斗的用户终端实际是具有收发功能, 而GPS只具有接收功能, 它通过接收才知道位置, 而北斗是具有收发功能, 它的定位需要发射然后再得到位置, 同时它的位置可能传给你也可以传给关心你的人, 实际上北斗是具有一个定位和通信双重功能的设备。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。

3 其它三种导航系统简介

3.1 GPS

GPS是英文Global Positioning System (全球定位系统) 的简称。该系统包括太空中的24颗GPS卫星;地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机[3]。

全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点, 是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进, 硬、软件的不断完善, 应用领域正在不断地开拓, 目前已遍及国民经济各种部门, 并开始逐步深入人们的日常生活。

3.2 伽利略

伽利略定位系统 (Galileo Positioning System) , 是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统。伽利略系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统, 投入运行后, 全球的用户将使用多制式的接收机, 获得更多的导航定位卫星的信号。

伽利略系统可以发送实时的高精度定位信息, 这是现有的卫星导航系统所没有的, 同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务, 如果失败也能在几秒钟内通知客户。伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS的导航信号一起组成复合型卫星导航系统, 因此用户接收机将是多用途、兼容性接收机。

3.3 格洛纳斯

格洛纳斯GL O N AS是“GL O B AL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。最早开发于苏联时期, 后由俄罗斯继续该计划。格洛纳斯的正式组网比GPS还早, 不过苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响, 正常运行卫星数量大减, 甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航服务, 更不要说和GPS竞争。到了21世纪初随着俄罗斯经济的好转, 格洛纳斯也开始恢复元气, 推出了格洛纳斯-M和更现代化的格洛纳斯-K卫星更新星座。该系统在轨卫星群已有28颗卫星, 达到了设计水平[1]。随着地面设施的发展, 格洛纳斯系统预计将在2015年完全建成。届时, 其定位和导航误差范围将从目前的5~6 m缩小为1 m左右, 就精度而言该系统将处于全球领先地位。

4 未来发展

4.1 GPS独占鳌头

捷足先登是成功的第一步, GPS在这方面遥遥领先。GPS具有性能好、精度高、应用广的特点, 是迄今最好的导航定位系统。GPS能覆盖全球, 用户数量不受限制。其所发射的信号编码有精码与粗码。精码保密, 主要提供给本国和盟国的军事用户使用;粗码提供给本国民用和全世界使用。GPS系统能够连续、适时、隐蔽地定位, 用户不发射任何电磁信号, 只要接受卫星导航信号即可定位, 所以可全天候昼夜作业, 隐蔽性好。目前看, 还没有哪个系统能挑战GPS的霸主地位。

4.2 GLONASS不甘落后

随着俄罗斯经济的好转, 政府在政策和资金方面给予了GLONASS充分的支持。同时, 俄罗斯还要与各国开展广泛的军事政治合作和军事技术合作, 与欧盟、印度等国签署格洛纳斯卫星导航系统的使用协定, 把俄罗斯的卫星信号传播到世界各地, 争取与美国的GPS信号“平分秋色”。这是当前俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统的一个主要发展方向。

4.3 伽利略一波三折

伽利略卫星导航定位系统的建立原计划于2007年底之前完成, 2008年投入使用, 后因资金等问题推迟。2010年1月7日, 欧盟委员会称, 欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入运营。但是从目前来看, 伽利略卫星导航定位系统的发展仍然非常缓慢。

北斗二号横空出世, 不仅使欧洲伽利略系统准备与美国GPS一争高下的愿望大打折扣, 也冲淡了伽利略未来的市场前景。按照国际电信联盟通用的程序, 中国已经向该组织通报了准备使用的卫星发射频率, 这一频率正好是欧洲“伽利略”系统准备用于“公共管理服务”的频率。按照“谁先使用谁先得”的国际法原则, 中国和欧盟成了此频率的竞争者。然而, 中国在2009年发射三颗“北斗”二代卫星, 正式启用该频率, 而欧盟连预定的三颗实验卫星都没有射齐, 从而失去对频率的所有权。

4.4 北斗迎头赶上

我国卫星导航定位系统相对美、俄起步晚, 研究力量相对薄弱, 需要下大力气缩短这方面差距, 支撑北斗系统可持续发展。目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平, 在未来发展中要不断自主创新, 争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。兼容互操作是全球卫星导航定位系统主要供应商达成的共识, 我们也要致力于推进全球卫星导航定位系统兼容互操作进程。

面向未来, 卫星导航系统需要持续的发展建设, 以满足用户更高的使用要求, 需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广, 以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中处于不败之地。

摘要：本文主要介绍了北斗、GPS、伽利略、格洛纳斯四种卫星导航系统的各自特点及主要应用。

关键词：GNSS,GPS,北斗,伽利略,格洛纳斯

参考文献

[1]柴霖.GLONASS的最新进展及可用性分析[J].电讯技术, 2007 (4) .

[2]刘基余.GNSS全球导航卫星系统的新发展[J].遥测遥控, 2010 (2) .

全球卫星导航，谁家更出彩 篇9

只受人类想象力限制的应用

卫星导航系统是解决时间和位置的问题，即在哪里、什么时候。卫星导航是目前人类导航发展史上，实现空间和时间信息有机统一的最佳、最有效、最廉价的手段。卫星导航系统不仅是国家重大空间基础设施，还是国家安全的重要支撑，尤其是国家网络信息安全的重要支撑，是军队一体化联合作战的关键保障，更是战争中武器效能的倍增器，是国家战略威慑的重要组成部分。

随着卫星导航系统民用开发和推广，几乎所有的行业都会用到卫星导航，因此越来越成为经济社会发展的重要支撑。对于卫星导航的应用，业内是这么说的：卫星导航应用只受人类想象力的限制。

如今，卫星导航已成为继互联网和移动通信之后第三大经济增长点，据相关权威单位预测，其应用生产的增长率大概超过25%，预计到2020年，全球的产值要超过4千亿美元。

国际战略博弈的重点

鉴于卫星导航的重要性，它现已成为国际战略博弈的重点。世界主要国家相继斥巨资建设和发展卫星导航系统，同时出台相应的战略和政策，争夺核心利益，主要包括资源、市场、人才、资金等。

卫星导航系统简称为GNSS系统，目前全球卫星导航系统主要包括：美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国北斗、欧盟Galileo。卫星导航系统作为一种天基无线电系统，频率资源是系统建设和运行的必备基础。由于频率资源的稀缺性，在GNSS俱乐部中，各大国均将其视为战略性资源予以激烈争夺。为此，国际上明确规定，所有频率资源都要向国际电联提出申请，由国际电联根据无线电规则进行划分并组织各国协调。由于美国GPS和俄罗斯GLONASS两系统建设在先，全球最佳、以及大部分的频率资源均已被美国和俄罗斯抢先占据，留给中国北斗和欧盟Galileo两系统可用的频率资源屈指可数，因此，中国北斗系统建设面临更大的挑战。

世界上第一个全球卫星导航系统是美国的GPS，于1973年起步，1993年底建成，在轨工作卫星31颗，系统定位精度：民用10米，军用3米。早在1991年，美国GPS开放民用，定位精度是100米，但事实上那时候已经可以达到20至50米，但当时美国并不希望全世界其他国家使用其高精度卫星导航服务，所以人为地加了干扰码。后来，美国为了尽早抢占市场，于克林顿任总统期内取消干扰码，这在当时一度引起轰动。目前美国GPS全球市场占有率在90%以上。

俄罗斯GLONASS，是世界上第二个全球卫星导航系统。起步很早，但是由于技术以及当时前苏联解体带来的经济上的困难，再加上其组织管理理念还受计划经济时期的影响，民用方面并未充分开发。普京担任总统以后，恢复重建GLONASS，并将此作为一个重大战略举措，但是目前这个系统的定位精度，从测试的应用角度来看，不如中国北斗系统。

欧盟Galileo，由欧盟15个成员国共同构建。当时欧盟打着“为欧洲市场和民用市场提供自己的卫星导航系统”的旗号，实质上是为了更好的服务于欧盟国家的国防和战略安全需要，因此刚开始欧盟提出来时，美国极力反对，并且通过各种途径做欧盟的工作，阻止欧盟建设自己的卫星导航系统。后来在Galileo启动建设之初，中欧双方曾开展过中欧Galileo合作，随着中国自主建设的北斗系统发展，欧洲对中国经济的依赖变弱；尤其是北斗系统自身建设的能力提升给Galileo带来压力，中欧Galileo合作日渐萎缩。根据Galileo建设计划，2016至2017年，欧盟预计发射18颗卫星，具备初始运行能力，这对于计划2020年具备全球服务能力的北斗系统形成了一定压力。

日本QZSS主要是区域系统，于2000年启动建设，2010年发射首颗卫星，计划2020年建成由7颗卫星组成的区域卫星导航系统，目前在轨工作卫星1颗，覆盖亚洲和大洋洲地区，可提供5米左右的定位精度，由于日美战略同盟，因此日本QZSS，同时也是美国GPS系统的区域增强与补充。

北斗导航的优越性

前段时间，网上流传一则非常火爆的信息：“80后中科院美女学霸冷漠回应：‘想破解中国北斗导航，建议更简单些的方式：那就是造时空穿越机穿越到北斗军码设计时在旁边偷听好了。”霸气回复，无疑让人加大对北斗导航技术的探窥之意。

这则新闻的背后是之前网传清华女生破解北斗的新闻，这位美女科学家解释说，事实上2012年，我国已经公布了北斗的ICD文件，告诉了大家北斗的民码格式。实际上清华女生只是破译了北斗的民码信号的伪码序列。北斗建设过程当中，民码的设计和GPS、伽利略都一样，并没有特殊设计。因此，她想破解这个没有经过加密的民码信号，是没有技术难度的，从科学研究的角度来讲就是一个信号检测与估计的问题。北斗除民码之外，还有军码，这是经过了加密等特殊设计，非常稳定可靠。

日前，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在北京出席一会议时介绍，目前卫星导航系统有两种体制，一种是无源体制，即“收音机模式”，收到信号就可以定位；一种是有源体制，类似“手机模式”，需要和卫星之间进行沟通。北斗既有有源体制，也有无源体制，即可以实现位置报告，同时可以进行短信通信，这也是北斗系统的最大特点，属于中国独创技术。

在此举例假设下，如果鲁宾逊现在带着卫星导航设备漂流到某孤岛，他若用GPS，只能知道自己在什么位置，却无法通知别人前来救援，但若用北斗导航，既可以知道自己在哪，还可以把位置发送到方圆几十公里、几百公里甚至千里之外寻求救援。

至于北斗导航好不好用，若问中国出海渔民，肯定赞誉不断。以往，他们远航一走几个月，音讯全无，令家人担心不已。如今，带上北斗导航，可以一边打鱼，一边与家人聊天，随时保持联络。在使用中，北斗系统不仅提供了位置、导航和授时等功能，而且还提供通信功能，以至于有时候渔民们聊开心了，一不小心在公海遭他国海警或军舰拦截，对方上来第一时间就是找北斗导航，以免他们的行为随时可能被传到中国大后方而成为一种不利于他们的证据。北斗导航已成为渔民出海的保护神器，不仅导航、通讯，还提供了有力的安全保障和维权的必要证据，因此，有渔民甚至把北斗跟妈祖一样捧上神坛供着。

现在，北斗系统作为《国家中长期科学和科技发展规划纲要（2006至2020）》确定重大专项之一，正在按计划稳步推进。已先期于2012年年底面向亚太地区正式提供区域服务，计划2018年进一步扩展向“一带一路”沿线国家提供服务，2020年建成由30余颗卫星构成全球卫星导航系统，面向全球提供服务。

卫星导航产业 篇10

多星座卫星导航系统的组合导航较单一的卫星导航系统性能优势明显, 可极大地增强卫星的可用性, 提高导航定位的连续性, 实现了卫星误差补偿优势等[2], 而且兼容互操作是全球卫星导航系统主要供应商达成的共识, 我国也致力推进北斗与其他GNSS兼容与互操作。为此, 本文针对单一卫星导航定位系统存在的不足, 结合Bei Dou、GPS、GLO-NASS和GALLIEO四大卫星导航定位系统的发展情况及未来规划, 对其组合导航问题进行了探讨, 将各系统的时空基准统一, 并通过最小二乘法来解算用户位置。

1 卫星导航定位系统的现状及发展规划简介

未来的10年将会是全球卫星导航系统GNSS发展的井喷时期, 限于各国建设现状及发展规划的不同, 下面简要介绍四大全球卫星导航系统:

1) 我国的Bei Dou系统方面:我国的Bei Dou卫星导航系统已完成系统建设“三步走”中的第二步 (2012年形成区域无源服务能力, 在轨卫星16颗) , 下一步, 将在2020年左右形成北斗卫星导航系统全球无源服务能力, 届时空间段由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星星座组成;地面段由主控站、上行注入站和监测站组成;用户段由北斗用户终端以及与其他GNSS兼容的终端组成;

2) GPS系统方面, 现阶段实际已有32颗运作卫星, 并在原有的架构下继续升级和改进, 计划在未来年内, 发射36颗BLOCKⅢ型卫星取代现有的二代卫星及过渡卫星, 当前美国积极开展的GPSⅢ项目, 据称启用后, 其定位精度与抗干扰能力较现有的GPS系统将分别提高3倍和8倍;

3) GLONASS系统方面, 俄罗斯正在继续完善卫星星座, 目前, 有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中, 并计划发展第三代GLONASS-K卫星;

4) GALLIEO系统方面:GALLIEO系统已进入级网阶段, 目前已发射4颗正式的卫星, 欧盟希望在2019年完成全部30颗卫星的发射。但由于受多个国家政策和利益的制约, 特别是受美国的影响极大, 政策具有摇摆性、“伽利略计划”本身的独立性值得怀疑, 未来如何发展现在还看不清楚。

2 组合导航系统的时空统一

Bei Dou、GPS、GLONASS和GALLIEO的时间都自成系统, 使用不同的时间基准, 但它们可通过一定的转换关系进行转换。各导航系统都有卫星时和协调世界时 (UTC) , 可通过先将卫星时转换为系统时, 然后再转换为协调时 (UTC) 的方法来实现统一[3]。

GPS时间系统 (GPST) 规定于1980年1月6日0时 (UTC) 一致。其后随着时间的积累, 两者将有秒的整倍数差别, 同时与国际原子时 (ATI) 有一常量偏差。

北斗时 (BDT) 溯源到协调世界时UTC, 与UTC的时间偏差小于100ns。BDT的起算历元时间是2006年1月1日零时零分零秒 (UTC) 。

由式 (1) 、式 (2) 可得BDT与GPST之间的转换关系为:

GLONASS时间系统 (GLONASST) 是以俄罗斯维持的协调世界时UTC (SU) 作为时间度量基准, 由于有闰秒改正, 所以, GLONASST与UTC之间不存在整秒差, 但存在3h的恒定差:

由式 (1) 、式 (4) 可得GLONASST与GPST之间的转换关系为:

GALLIEO时间系统 (GST) 由其地面段实时监控GST与GPST的时间差异, 并会在GALLIEO导航电文中播报给用户。与其同时, BDT与GPST和GST的互操作在Bei Dou设计时间系统时已经考虑, 它们之间的时差将会被监测和发播。

3 组合导航系统的坐标转换及统一

Bei Dou坐标系统 (CGCS2000) 、GPS坐标系统 (WGS-84) 、GLONASS坐标系统 (PZ-90) 和GALLIEO坐标系统 (GTRF) 的定义、基本参数及有关各坐标系统的相互转换, 很多的文献资料中已给出了详细的论述及推导过程, 这里不再赘述, 一般常用的是布尔莎七参数转换模型, 下面直接列出转换公式[4]。

式中:△X、△Y、△Z为三个平移参数;εx、εy、εz为三个旋转参数;m为尺度比变化参数。

值得注意的是, 对精度要求不高的用户而言, 可以认为CGCS2000坐标系、WGS-84坐标系和GTRF坐标系同属一个坐标系, 但对高精度的用户而言, 就必须考虑它们的差异。由于WGS-84坐标系和PZ-90坐标系差异较大, 实际使用中, 建议采用俄罗斯MCC (1997) 提出的转换公式:

该转换公式被认为是目前最精确的坐标转换公式, 并已广泛应用于GPS/GLONASS组合型接收机[5]。

4 组合导航用户位置计算

4个导航系统组合导航定位时, 先进行时空统一, 即将各导航系统全部统一到GPS系统的时空坐标系中, 故伪距观测方程如下:

式中, ρiGPS, ρjCOM, ρmGLO, ρnGAL分别表示GPS、Bei D-ou、GLONASS、GALLIEO参与解算的卫星与用户的伪距;

(xiGPS, yiGPS, ziGPS) , (xjCOM, yjCOM, zjCOM) , (xmGLO, ymGLO, zmGLO) , (xnGAL, ynGAL, znGAL) 为参与解算的卫星位置; (xu, yu, zu) 为用户位置;c△tGPS, c△tCOM, c△tGLO, c△tGAL为用户与各导航系统的钟差引起的距离偏差。

将上述观测方程统一成如下形式:

ρab为测量的伪距, a为导航系统类型, b为导航系统中的相应导航卫星, (xu, yu, zu) 为用户实际位置, (xab, yab, zab) 为相应卫星位置。

观测方程 (9) 解算时, 先线性化处理, 后用迭代法求解。在 (x0, y0, z0) 处进行泰勒级数展开, 并取一次近似表达式, 则有[7]:

用矩阵形式表示 (10) 式, 则有:

由 (11) 式可知, 其中包含了△x, △y, △z, c△tGPS, c△tCOM, c△tGLO, c△tGAL7个求知数。所以, 至少同时观测7颗以上导航卫星时, 且每个系统都需有可见星。用最小二乘法求解, 并逐次迭代, 直至达到用户精度要求。

如当观测到GPS卫星k颗, Bei Dou卫星l颗, GLONASS卫星s颗, GALLIEO卫星p颗时, 用最小二乘求解, 则有:

求解上式可得:

最后解算出的用户位置为:

5 结束语

Bei Dou、GPS、GLONASS、GALLIEO四大卫星导航系统的全部建成和投入运营后, 卫星覆盖率将极大增强 (可达100颗卫星以上) , 由于多星座在提高导航定位的连续性, 增强可用性, 易探测和诊断某类卫星信号的故障和随机干扰, 提高导航系统的抗干扰能力等方面有极大的优势, 使得多星座组合导航系统的研究更具有实用价值。简要介绍了全球卫星导航系统最新发展情况, 针对单一卫星导航定位系统存在的不足, 多星座卫星导航系统的组合导航已成必然趋势的实际, 着重就组合导航系统的时空基准统一、坐标系统转换和统一、以及用户导航位置计算进行了探讨。

参考文献

[1]边少锋.卫星导航系统概论[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[2]胡小平.自主导航理论与应用[M].长沙:国防科技大学出版社, 2002.

[3]Hofmann-Wellenhof B, Lichtenegger H, Wasle E.全球卫星导航定位系统GPS, GLONASS, Galileo及其他系统[M].程鹏飞, 蔡艳辉, 文汉江, 等译.北京:测绘出版社, 2009.

[4]魏子卿.关于中国大地坐标系的建议[J].大地测量与地球动力学, 2006, 26 (2) :1-3.

[5]边少锋, 柴洪洲.大地坐标系与大地基准[M].北京:国防工业出版社, 2005.

[6]潜成胜, 马大喜.现代化组合卫星导航系统研究[J].测绘与空间地理信息, 2013, 36 (11) :173-174.