北斗導航與5G技術應用的研究

聶磊

摘要：隨著經濟的發展，科學技術不斷進步。在全球5G發展的過程中，我國已經成為一支重要的力量，5G設備已經建成，并進行了測試。5G時代的到來，代表著我們以前不敢想象的東西，已經成為可能，基于先進技術的高科技產品不再是一個夢想，中國擁有北斗導航系統和5G發展的主導力量。本文研究了北斗導航和5G技術的應用。

關鍵詞：北斗衛星導航；5G；應用

互聯網的快速發展促進了許多先進技術的發展，如新能源、互聯網和人工智能。分享經濟的出現改變了人們的生活方式。十年前，很多人會覺得這些技術很奇怪，難以置信，甚至難以想象。在短短幾年內，社會發生了巨大的變化，新興技術已成為人們日常生活的重要組成部分。

一、北斗衛星導航系統

以顯著提高性能和衛星定位導航系統,中國已完成第二代北斗衛星導航系統的建設，目前正在部署第三代北斗衛星導航系統(見圖1)。

圖1北斗衛星導航系統星座結構

1.系統組成。該系統由三個部分組成:空間部分、地面部分和用戶部分。區域系統衛星星座方案包括地球靜止軌道衛星(GEO)、傾斜地球軌道衛星(IGSO)和中環軌道衛星(MEO)。全球系統的空間部分由5顆地質衛星和30顆非靜止軌道衛星組成。靜止軌道位于東經58.75°、80°、110.5°、140°和160°。非靜止軌道衛星組成的是27 MEO衛星和3個IGSO衛星。MEO衛星軌道高度21500km位于三、軌道傾角55°;IGSO衛星的軌道高度36000km、55°傾角。衛星均采用長征系列運載火箭發射。地面部分包括主控制站、注入站和幾個控制站。主要控制站的主要任務是觀測數據收集每個站、數據處理、信息生產差分衛星導航和信息的完整性、任務的規劃和方案擬訂、管理和控制系統等業務。注入站的主要任務是在主控制站統一調度的框架內，控制和管理衛星導航信息、不同完整性信息的注入和有效載荷。控制站接收指南衛星導航信號傳送到主控制站，對衛星進行跟蹤和監測，為確定衛星軌跡和時間同步提供觀測數據。用戶段由不同類型的BDS用戶終端組成，BDS用戶具有與GPS、GLONASS和GALILEO系統兼容的功能。

2.工作體制。北斗衛星導航系統使用了一個綜合用途的衛星系統(RDSS)和衛星導航(RNSS),后者為用戶提供衛星導航服務,如GPS、GLONASS系統和伽利略系統,以及位置信息和短報通訊功能。

3.服務類型和性能指標。北斗提供開放和授權服務，其中開放服務是全球性的，定位精度10m，時間精度20ns，測速精度0.2m/S。授權服務應包括全球性能最高的導航和定位服務。北斗系統還向亞太地區提供寬帶差分通信和短消息通信服務，精度為1米，一次可傳輸120個漢字。

二、衛星導航系統的應用

1.航空。由于導航系統還可以提供準確的信息和位置信息,可以按照預定路線引導架次,取道大幅度減少燃油消耗和時間,并且可以確定飛機的時速,及時將發送訊息的位置、速度的空中管制部門完全自動監測,確保飛行安全，減少航空公司、緩解空中線路擁擠狀況。

2.航海。衛星導航接收機廣泛應用于船舶在海上的定位，在衛星導航與無線通信相結合后，成為定位信息系統和應急救援系統。許多船只將導航和雷達與其他捕魚設備等結合起來，產生了可觀的經濟效益。在海上勘探、測繪、船舶航行、系泊、登船等方面的應用，提高了效率，取得了良好的效果。分配時間衛星導航系統設備也被用來作為時間同步裝置，特別是在通信和傳輸網絡以及處理金融交易方面，這可以作為具體時間表的參考。由于時間是網絡同步的關鍵因素，同步裝置已成為最有前途的網絡同步綜合系統。

3.汽車導航和位置信息服務。衛星導航系統在車輛上的應用一直是應用的一個非常有前途的市場。在智能交通系統中，車輛導航和信息系統被組合成一系列的功能，如車輛導航、緊急道路救援、被盜車輛跟蹤和定期維修服務。

4.軍事應用。衛星導航在軍事上的應用是所有現代軍事裝備的焦點，在導彈的精確制導、艦船定位和軍事力量的全面戰略部署中發揮著至關重要的作用。定位、通信和短訊服務是軍事應用的重要組成部分，已成為現代戰爭勝利的關鍵。

三、5G技術的主要特點

根據現代移動通信網絡技術，未來5G技術的特點如下。首先，5G技術將提高頻譜利用率，更廣泛地使用高頻頻譜，但高頻無線電波本身具有一定的滲透力，這是目前技術無法克服的。頻段的頻譜資源的使用將在一定程度上受到影響,但不會影響光機上無線網絡、有線寬帶技術和無線寬帶技術的融合等等,因此頻譜利用效率，未來將相應提高。與傳統的移動通信技術相比，移動網絡的通信能力將進一步提高。編碼傳輸技術的基本概念和物理維度，5G技術將多點、多民族、多用戶與鄰里互助網絡的不斷出現，5G技術的研究正是在這個網絡,技術層面的相互協作與移動通信網絡的性能將是巨大的。此外，先進的技術設計概念也是5g技術的一個重要特征。與眾不同的現有技術網絡、移動通信技術的5G廣場設計目標一級的房舍內的無線網絡覆蓋和優化等相關活動,這是一個重大創新和改變傳統設計理念相比。最后，降低能源消耗和運營成本也是5g技術的一個重要特點。

四、5G的應用

未來的設備將能夠獨立于時間和位置維護網絡連接，并且無需人工干預就可以與其他設備通信。5G系統的基本結構是可以同時連接每平方公里100萬次，因此不同的機器服務包括無線計量、移動支付和遠程醫療。智能設備將在后臺自動通信，并互相分享信息。這種無處不在的連通性是5G服務的基本原則——物聯網服務將真正到位，反過來，由于幾乎所有的連接，它們將改變人類生活。

1.增強型移動寬帶。5G時代將迎來高速移動寬帶連接的時代，理論峰值速度甚至可能超過目前使用的家庭帶寬。數千兆比特每秒能計算密集型支持AR/VR用戶交互,這項技術可用于廣泛的移動遠程教育、遠程醫療還可以在許多行業如何更好地利用跨區域交流,例如醫療機構可實現遠程會診、遠程查看,甚至通過遠程外科手術機器人。

2.泛連接。5G時代的到來為每個人提供了技術保障，物聯網的高密度可以幫助現代產業向更先進的智能產業發展。例如建立智能農業，智能工業。智能物流;智能農業意味著灌溉、施肥等可以通過安裝專門的傳感器來控制土壤水分和化學成分而實現自動化;另一方面，智能物流可以通過對象通信來識別有價值的對象。智能產業利用物聯網技術和數字工廠設備監控技術，加強信息管理和服務;對生產和銷售過程有清晰的把握，對生產過程有更好的把握。由于5G的通用泛連接功能。

五、衛星導航和5G在無人駕駛汽車的應用

無人駕駛的核心是高精度地圖。高精度地圖通過高精度靜態描述周圍環境，擴展傳感器的感知能力和范圍，以更精準的尺度幫助汽車定位目前所處環境、位置、路況等。只要打開無人駕駛汽車的導航功能，就可以看到高精度地圖，且高精度地圖可以詳細介紹和說明汽車目前所處位置、環境，詳細分析選定路線的路況，為乘客選擇最快速、最方便、最安全和最舒適的路線。與傳統導航地圖相比，北斗衛星導航高精度地圖的圖層更多，地圖信息量更大、更復雜。高精度地圖有更詳細的道路信息，比如彎道、交通標志，會詳細規定路線，避開堵塞，有效控制交通擁堵情況。無人駕駛汽車需要極其敏感，快速做出反應，對網絡的要求特別高，不能出現一點延遲和錯誤。人類駕駛員遇見緊急情況的反應時間大約是500 ms，而5G延遲時間低于1 ms，大大提高了汽車遇到突發情況的安全性。正因如此，無人自動駕駛汽車才能投入生產，進入市場。自動駕駛汽車的AI系統需要連續、不間斷的數據和指令流，以便根據復雜的數據集做出實時決策。無人駕駛汽車的普遍應用必然基于很高的安全性。

隨著5G的商用，結合北斗衛星導航系統的高精度導航，由于技術不斷深化研究。科技力量巨大，一個超越時代的變革，必然是各個相關核心技術的疊加才能實現，給用戶需求提升等多個方面得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1]吳濤.5G無線通信技術概念及相關應用[J].電信網技術,2017(9).

[2]李健.中國北斗衛星應用市場專項調研及投資前景分析報告[J].數字技術與應用,2017(3)