現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點與發(fā)展趨勢

文/張增娜

1 現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點

當(dāng)前，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的價值得到了全球范圍內(nèi)的普遍認(rèn)同，多數(shù)國家都將現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)放到了基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略地位，針對于其的研究與開發(fā)也持續(xù)深入，在社會經(jīng)濟(jì)與國家安全中占據(jù)著更加重要的位置。為了分析現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點，本文從國內(nèi)外兩個視角進(jìn)行分別闡釋。

1.1 國外現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點

歐美發(fā)達(dá)國家應(yīng)用現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史較早，且相關(guān)的研究開發(fā)也相對成熟，已經(jīng)形成了一套獨有的技術(shù)模式，具體來說，國外現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括如下三個類型，其在技術(shù)特點上也存在著一定差異：

1.1.1 美國GPS 系統(tǒng)

GPS 系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其在美國本土及其他國家均受到了廣泛的歡迎，也是歷史相對長的現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其具有精確定位以及連續(xù)性、完整性的技術(shù)特點，且對于國際標(biāo)準(zhǔn)具有極強(qiáng)的適用性。近年來，隨著衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)的變革，其精度也得到了持續(xù)的提升。

1.1.2 歐洲Galileo 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

這一現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)模式相對多元化，這也是其最顯著的技術(shù)特點，主要包括商業(yè)性、生命安全性和公共管理、搜救服務(wù)等，在歐洲范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

1.1.3 俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)

GLONASS 系統(tǒng)與美國GPS 系統(tǒng)在服務(wù)形式、系統(tǒng)構(gòu)成、定位原理等方面具有很大的相似性，且兩者均依托于多顆軌道衛(wèi)星來實現(xiàn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。但值得注意的是GLONASS 系統(tǒng)在信號體制、坐標(biāo)參考系統(tǒng)等方面具有獨特性，這也符合俄羅斯國家定位的現(xiàn)實狀況。

1.2 我國現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)特點

我國在現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)方面取得了舉世矚目矚目的成就，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)強(qiáng)大的定位、測距、定姿態(tài)等多樣化功能，實現(xiàn)了對陸海空各類軍民載體導(dǎo)航、定位、通信、測量服務(wù)的全覆蓋。隨著我國科技水平的提升，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與我國的社會發(fā)展需求保持了高度的一致性，成為符合我國國情的現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有極高的適用價值，且在世界范圍內(nèi)的影響力也不短擴(kuò)大。

1.2.1 第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點

（1）快速定位。在第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)過程中，一旦地面空間站接收到來自用戶的響應(yīng)，即可通過自動化的自動系統(tǒng)及時查詢計算用戶的坐標(biāo)，并將反饋信息直接發(fā)送到用戶響應(yīng)的來源設(shè)備，可以實現(xiàn)信息的“無縫對接”，定位效率極強(qiáng)。

（2）實時導(dǎo)航。在用戶設(shè)備移動的過程中，地面中心站可以獲得用戶的實時移動速度及方向，結(jié)合自帶的地圖數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)精準(zhǔn)地導(dǎo)航，并向用戶提供更加具體的路況信息，為用戶尋找路線、確定方向提供便利。

（3）簡短通信。在第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，每一位用戶都擁有一個專屬識別碼，這些識別碼是相互獨立的，基于雙向閉合回路的設(shè)計可以以實現(xiàn)用戶的簡短通信，基本能滿足用戶的交流需求。

1.2.2 第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特點

與第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在技術(shù)特點上沿襲了多項優(yōu)勢，基于第一代的基礎(chǔ)，逐步逐漸擴(kuò)展成為5 顆靜軌道衛(wèi)星和30 顆非靜止軌道衛(wèi)星，其具體的軌道傾角35°，高度21500km，周期12h55min。在充分發(fā)揮第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了技術(shù)的優(yōu)化與升級，可以達(dá)到三維定位、測速和高精度全球定位、短報文通信功能等，功能結(jié)構(gòu)大大拓展，已經(jīng)超越了美國的GPS 系統(tǒng)。同時，第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了極大的延伸，可應(yīng)用于交通運輸、災(zāi)難救治、災(zāi)害播報等，實現(xiàn)了對各類社會生活的積極覆蓋，對于穩(wěn)定社會經(jīng)濟(jì)生活、為人民群眾提供便利具有重要的意義。現(xiàn)階段，我國石油、氣象、交通運輸?shù)榷鄠€行業(yè)以及軍事領(lǐng)域與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)系更加緊密，有效提高了這些部門的服務(wù)功能與工作效果。

2 現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以其強(qiáng)大的現(xiàn)實功能，融入了社會生活的方方面面，成為多個領(lǐng)域的支撐性技術(shù)，在未來，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展必然也會成為推動各領(lǐng)域變革的強(qiáng)大動力。具體來說，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要包括如下方面：

2.1 高精度、高效率終端與高抗干擾能力

現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的革新使得cm、mm級的導(dǎo)航系統(tǒng)將逐漸取代傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)，從而優(yōu)化位置服務(wù)的精準(zhǔn)化水平、提高服務(wù)端水平。在現(xiàn)代衛(wèi)星通信系統(tǒng)的未來發(fā)展中，各類接收器將向集約化的趨勢發(fā)展，從而有效降低接收器的功耗，提高終端設(shè)備的反應(yīng)速度。除此之外，抗干擾能力的增強(qiáng)也是現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展特點，通過對電磁波進(jìn)行傳輸格式處理，可以減少干擾因素的影響，提高現(xiàn)代衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全性與可靠性；

2.2 廣域增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用

通過發(fā)揮GEO 衛(wèi)星的輔助功能，可以有效提高現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。在未來的發(fā)展個性中，廣域增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用必將更加深入，可以實現(xiàn)對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間的短時回報和矯正，在提高信息傳輸效率的同時，也保障了系統(tǒng)的精確程度。

2.3 導(dǎo)航星座自主導(dǎo)航與運行管理

導(dǎo)航星座自主導(dǎo)航與運行管理技術(shù)的完善，可以直接減少地球表面監(jiān)控站的整體數(shù)量，這就在很大程度上節(jié)約了建設(shè)成本的投入，同時這也減少了信息注入的次數(shù)，直接提高了系統(tǒng)的運行效率。除此之外，借助于雙向測距技術(shù)，可在衛(wèi)星星歷和時鐘參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)性能和精度。

3 結(jié)束語

當(dāng)前，國內(nèi)外的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)均取得了顯著的成就，其在技術(shù)特點上存在差異，但都對社會生活提供了豐富的價值。在未來，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的革新仍然是一個熱點話題，其未來發(fā)展趨勢也將呈現(xiàn)出高集約化、高科技化的特點，這就要求相關(guān)研究與開發(fā)人員必須立足于原有系統(tǒng)的特點，把握國內(nèi)外的技術(shù)動向，實現(xiàn)現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展。