衛星導航通信融合的現狀及發展趨勢分析

蔣林芝

摘 要：隨著科學技術的不斷地發展，衛星導航定位系統在功能上得到了巨大的提升。并且隨著人們對位置安全以及位置信息準確性的要求的提升，通信系統與衛星導航系統的融合成為衛星定位系統發展的主要技術基礎。目前在衛星定位科學領域將衛星導航與通信進行融合的技術發展有兩大趨勢，一種是基于GPS系統進行技術融合，實現系統性能提升的COMPASS、GLONASS等；而另一種則是由于GPS系統中存在的缺陷而進行技術改進發展的導航通信融合系統與導航補充增強系統。

關鍵詞：衛星導航；融合；GPS技術

在人類社會的生產生活中，衛星導航定位技術與通信技術的作用越來越重要。目前我國的北斗衛星導航系統在世界上處于領先地位，具有覆蓋范圍廣、用戶容量大等特點，并且采用廣播的形式進行信號的傳播，同時接收機以被動的方式進行信號接收，因此在使用上是極為方便的。并且隨著科學技術的發展，其功能將會得到更大程度的提升。本文將針對目前衛星導航與通信技術的融合現狀進行分析，并對其未來的發展狀況進行展望。

1 導航與通信融合的現狀

當今社會，無論是在工業生產中還是人們的日常生活中，都需要衛星導航技術來提供目標位置信息，并需要通信技術將位置信息進行隨時的報告[1]。如在交通運輸行業中，就需要負責運輸的人員通過衛星導航定位技術掌握行車目標的位置以及行車路線。而指揮中心也會通過該技術對車輛位置進行掌握，保障對車隊的指揮。與此同時兩者之間也需要進行隨時的通信保持聯系，確保在出現危險或是特殊情況時，可以及時地進行處理或是求救。因此目前導航與通信進行融合的技術已經成為衛星定位技術主要的發展趨勢。

目前在世界上全球導航衛星定位系統的發展有兩大趨勢，一種是基于目前的GPS技術進行提升的發展趨勢，包含Galileo、GLONASS等；另一種是針對GPS技術的不足之處進行改進的發展趨勢。即導航通信融合系統與導航補充增強系統。這兩種系統在社會上是主要的應用技術，主要是以原有的衛星導航系統之外的其他通信衛星或是其他的通信手段完成增強系統的開發。該系統的開發能夠滿足用戶對授時、定位以及測速方面的要求，但是還存在一點不足，就是無法滿足用戶的通信要求[2]。這主要是由于在定位系統開發時，人們在通信技術方面還沒有一定的認識，因此并沒有將這一需求考慮在內。但是隨著信息技術的不斷發展，通信技術的應用也隨之興起，因此人們產生了位置通信服務的需求。為了實現GPS系統的通信功能，設計人員不得不在原有的定位系統之外加裝進行信息回傳的裝置。目前我國采用的定位消息回傳裝置，是將GPS系統與衛星通信系統進行相連或是與地面網絡基站信號連接的方式。這樣在平時人們使用移動手機時，就可以輕易地進行位置信息的交流，使人們獲得極大的方便。

2 衛星導航與衛星通信融合的技術體制及趨勢

目前我國所使用的北斗衛星導航系統依然沿用了第一代北斗系統的雙向報文通信功能。在運用的通信信道和定位通道上并沒有做出改變，依然與一代中的帶寬、速率以及頻率上保持相同。所發生的技術改變，主要是對其傳輸的信號內容、通信的報文內容以及用戶對定位的請求信息上有所變化。因此如何更好地提升系統性能，將衛星通信與衛星導航進行較好的融合，是值得我們探討的技術問題。

2.1 單支路導航通信電文方式

在進行將衛星導航與衛星通信技術融合的過程中，可以采用單支路導航通信電文的方式。將導航系統與通信系統設置在一個衛星通道上，進行位置信號與通信信號同時傳輸[3]。與此同時定位電文與通信電文之間就會進行交替傳輸，確保接收機可以在接收到位置信息同時及時使用戶可以進行通信功能的使用。該方式下運行的衛星定位通信系統所采用的電文格式是由非連續性的超幀組合而成的，而這些超幀就是通信電文與定位電文進行交替組成的。該模式下的系統所包含的導航電文由于采用的是短碼的定位段進行信號傳輸的，因此不利于對位置信息的捕捉。而通信電文所采用的通信段則是長碼，不僅提高了系統的測距進度，而且還具備信息不易被截取破譯的優勢，因此實現了導航與通信定位的雙重功能的發揮。但是該模式下的融合技術還存在著一定的不足，那就是所采用的雙向定位會使定位目標輕易地暴露人前，不適于軍事通信。

2.2 I、Q分支路模式

采用此種模式將導航技術與通信技術融合，主要就是將兩個系統中所發出通信電文與導航電文進行分別的放置并進行信號回傳的方式。通常將導航電文放置在I線路上進行擴頻調整，而將通信電文設置在Q支路上進行調制。兩條支路所選用的相交方式也是正交的方式。在I支路上所采用的是短碼低信息速率的方式進行信號傳輸，這樣有利于接收機對于導航信號的捕捉；并且在Q支路上采取長碼的傳輸方式，有利于提升系統的測距進度[4]。最后在將二者的傳輸信號發送到載波上進行融合發送給用戶。該模式與單支路導航通信模式的不同之處在于，所采用的超幀是連續性的，因此可以滿足用戶的持續定位導航需求，且用戶位置信息不會輕易地被截獲暴露。

3 結語

通過對衛星定位系統中導航通信融合技術現狀的分析，以及進行了相關的技術上的融合設計即單支路導航通信模式和I、Q分支路導航通信融合模式。發現衛星定位導航系統在未來的發展與技術提升中，完全可以實現用戶對定位信息通信需求的滿足，并具備著廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]葉利坤.我國衛星導航產業發展戰略研究[D].華中科技大學，2009.

[2]任鵬.中國衛星導航定位企業發展實證研究[D].廈門大學，2005.

[3]孟祥荔.基于GPS定位的移動機器人導航系統的研究[D].天津理工大學，2007.

[4]程慶文.中國航天科工集團公司衛星應用產業發展戰略研究[D].天津大學，2010.

（作者單位：大連艦艇學院）