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全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)橫向?qū)Ρ确治?/h1>
2013-04-29 07:54:50梁靜
無線互聯(lián)科技 2013年5期
關(guān)鍵詞:格洛納斯伽利略

梁靜

摘 要:針對現(xiàn)階段全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)各自在技術(shù)和應(yīng)用上體現(xiàn)出的優(yōu)勢,本文進行了簡要的分析,從分析對比中,看到我國自主研制的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的自身優(yōu)勢,也看到北斗系統(tǒng)自身的一些問題。

關(guān)鍵詞:北斗導(dǎo)航系統(tǒng);GPS;格洛納斯;伽利略

隨著2012年12月27日,北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版正式公布,北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)的正式發(fā)布使用,使我國正式成為擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的國家,現(xiàn)階段全球擁有四大導(dǎo)航系統(tǒng):美國的GPS全球定位系統(tǒng)、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)和歐盟的伽利略定位系統(tǒng)。這四大導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)來自于不同的國家,各有優(yōu)缺點,現(xiàn)階段市場普遍認為GPS勝在成熟,伽利略勝在精準,俄羅斯的格洛納斯勝在抗干擾能力強,中國的北斗勝在互動性和開放性好!針對于此,本文將簡要分析,使讀者對此四大導(dǎo)航系統(tǒng)有更加深入的認識。從而也進一步對我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有更進一步的認識和了解。

1 GPS的成熟

GPS全球定位系統(tǒng)是目前唯一覆蓋全球的衛(wèi)星地位系統(tǒng),該系統(tǒng)由美國政府于1970年代開始進行研制并于1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機即可使用該服務(wù),無需另外付費。GPS信號分為民用的標準定位服務(wù)和軍規(guī)的精確定位服務(wù)兩類。由于美國政府對民用信號的限制,在民用訊號中人為地加入選擇性誤差以降低其精確度,使其最終定位精確度大概在100米左右。GPS系統(tǒng)擁有如下多種優(yōu)點:使用低頻訊號,縱使天候不佳仍能保持相當?shù)挠嵦柎┩感?;全球覆蓋率高達98%;三維定速定時高精度;快速、省時、高效率;應(yīng)用廣泛、多功能;可移動定位;不同于雙星定位系統(tǒng),使用過程中接收機不需要發(fā)出任何信號增加了隱蔽性,提高了其軍事應(yīng)用效能。

由于GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)的成熟性,所以現(xiàn)階段全球?qū)Ш蕉ㄎ皇袌?,GPS終端占據(jù)了其中的主要部分,使用率和普及率極高。

2 伽利略勝的精準

伽利略系統(tǒng)是世界上第1個基于民用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),系統(tǒng)投入運行后,全球的用戶將使用多制式的接收機,獲得更多的導(dǎo)航定位衛(wèi)星的信號,這將無形中極大地提高導(dǎo)航定位的精度,這是伽利略計劃給用戶帶來的直接好處。

伽利略計劃是歐洲自主、獨立的全球多模式衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),提供高精度、高可靠性的定位服務(wù),實現(xiàn)完全非軍方控制、管理,可以進行覆蓋全球的導(dǎo)航和定位功能。伽利略系統(tǒng)還能夠和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)實現(xiàn)多系統(tǒng)內(nèi)的相互合作,任何用戶將來都可以用一個多系統(tǒng)接收機采集各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或者各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組合,來實現(xiàn)定位導(dǎo)航的要求。

伽利略系統(tǒng)可以發(fā)送實時的高精度定位信息,這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所沒有的,同時伽利略系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況下提供服務(wù),如果失敗也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。與美國的GPS相比,伽利略系統(tǒng)更先進,也更可靠。從數(shù)字的對比上看,美國GPS向別國提供的衛(wèi)星信號,只能發(fā)現(xiàn)地面大約10m長的物體,而伽利略的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn)1m長的目標。

3 格洛納斯的強抗干擾能力

格洛納斯全球定位系統(tǒng)由前蘇聯(lián)在1976年組建,現(xiàn)在由俄羅斯政府負責運營,該系統(tǒng)在發(fā)展歷程上,經(jīng)歷各種險阻,已經(jīng)于2011年1月1日在全球正式運行。

格洛納斯系統(tǒng)由衛(wèi)星、地面測控站和用戶設(shè)備三部分組成,目前的系統(tǒng)由21顆工作星和3顆備份星組成,分布于3個軌道平面上,每個軌道面有8顆衛(wèi)星,軌道高度1萬9000公里,運行周期11小時15分。

在技術(shù)方面,格洛納斯系統(tǒng)與GPS的最大不同之處在于衛(wèi)星發(fā)射頻率不同。GPS的衛(wèi)星信號采用碼分多址體制,每顆衛(wèi)星的信號頻率和調(diào)制方式相同,不同衛(wèi)星的信號靠不同的偽碼區(qū)分。而格洛納斯系統(tǒng)采用頻分多址體制,衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分,每組頻率的偽隨機碼相同?;谶@個原因,GLONASS可以防止整個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時被敵方干擾,因而,具有更強的抗干擾能力。

4 北斗系統(tǒng)的互動性與開放性

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)航定位系統(tǒng),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)階段已開始投入使用,為全球客戶提供服務(wù),服務(wù)類型包括開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種方式:開放服務(wù)是向全球免費提供定位、測速和授時服務(wù),定位精度10米,測速精度0.2米/秒,授時精度10納秒;授權(quán)服務(wù)是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶,提供定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。

與其他三大導(dǎo)航系統(tǒng)相比,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有互動性和開放性的優(yōu)勢,互動性主要體現(xiàn)在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)提供短報文特色服務(wù)上,一般來講,其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只是告訴你什么時間、在什么地方,而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了讓你自己知道在什么時間、什么地方之外,還可以將你的位置信息發(fā)送出去,使你想告知的其他人獲知你的情況。它解決了何人、何事、何地的問題,這就是北斗短信的特色服務(wù),把短信和導(dǎo)航結(jié)合,是中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的獨特發(fā)明,也是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的互動性所在。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對全世界開放,為全球用戶提供高質(zhì)量的免費服務(wù),積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作,促進各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作,推動衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

雖然北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在與其他三大導(dǎo)航系統(tǒng)的對比中具有鮮明特點,但是我們也認識到現(xiàn)階段,北斗系統(tǒng)在存在的一些問題:

⑴系統(tǒng)應(yīng)用不充分,與世界上第三個投入實際應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地位不相稱。北斗系統(tǒng)工作容量可達百萬戶,而目前注冊在線的終端用戶卻不足千分之一,衛(wèi)星資源閑置嚴重。該系統(tǒng)的“快速定位、雙向報文通信和精密授時”功能,特別是雙向報文通信功能未得到充分應(yīng)用,該導(dǎo)航定位系統(tǒng)在許多民用領(lǐng)域中的用途還未被認知。

⑵用戶終端設(shè)備價格偏高,在市場上無法與GPS系統(tǒng)形成競爭。北斗系統(tǒng)目前的有源定位技術(shù)體制決定了其用戶終端設(shè)備需能收能發(fā),在技術(shù)應(yīng)用上有通信功能,應(yīng)用優(yōu)勢明顯,這是北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢所在,也是區(qū)別于其它三大導(dǎo)航系統(tǒng)的根本所在。但這種體制也使用戶終端制造成本增加,加上終端設(shè)備用戶少,所以目前市場價格偏高,多數(shù)用戶難以接受。用戶終端設(shè)備價格昂貴的北斗系統(tǒng)在市場上無法與GPS系統(tǒng)形成有效的競爭。

⑶北斗民用市場的自由化和無序競爭,影響了北斗系統(tǒng)應(yīng)用市場的健康發(fā)展。由于國家沒有北斗系統(tǒng)民用開發(fā)規(guī)劃和應(yīng)用市場準人機制,市場完全是無序的自由競爭,一些企業(yè)單位對北斗系統(tǒng)市場認識和估計過于樂觀,為早日搶到市場,自發(fā)投入不少資金開發(fā)北斗民用終端。到目前為止,真正獲得成功、設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量較好的廠家只有幾個。有一些企業(yè)單位在產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量還不成熟的情況下.就急于推銷自己的產(chǎn)品收回投資,采用低價競爭方式搶占市場,結(jié)果是實際運行故障頻發(fā)用戶服務(wù)又跟不上,動搖了用戶選用或繼續(xù)使用北斗系統(tǒng)的信心,增加了對北斗系統(tǒng)應(yīng)用的懷疑情緒,影響了北斗系統(tǒng)健康發(fā)展和推廣應(yīng)用。

⑷用戶終端設(shè)備研制開發(fā)滯后,跟不上應(yīng)用需求。北斗系統(tǒng)用戶終端設(shè)備研制開發(fā)嚴重滯后于系統(tǒng)建設(shè)。究其原因,一是用戶終端設(shè)備研制起步較晚,沒有做到與系統(tǒng)建設(shè)同步研發(fā);二是用戶終端研制難度大;三是國內(nèi)器件、部件生產(chǎn)基礎(chǔ)差。

通過以上對北斗系統(tǒng)存在的一些問題的分析,我們認識到,雖然我國的北斗系統(tǒng)在技術(shù)

上和系統(tǒng)功能架構(gòu)上與其他三大導(dǎo)航系統(tǒng)可以相媲美,但是在系統(tǒng)的應(yīng)用上還是存在很多的問題,對于這些問題的解決不僅可以促進北斗系統(tǒng)的發(fā)展,更可以促進北斗系統(tǒng)在全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用市場中的地位。

5 總結(jié)

通過以上對全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)的各自特點分析,我們充分認識到我國北斗系統(tǒng)的優(yōu)點和存在的問題,如何解決好這些問題,如何將北斗系統(tǒng)的建設(shè)和北斗系統(tǒng)應(yīng)用都做好,是我國科技工作者下一步要思考的問題,將北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢真正在應(yīng)用中發(fā)揮出來,才能進一步體現(xiàn)北斗系統(tǒng)的真正價值。

[參考文獻]

[1]唐金元,等.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析.2008,2:26-29.

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[2]曹沖.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)競爭格局和發(fā)展趨勢研究.全球定位系統(tǒng),2006,3:1-3.

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