北斗将释放新星. 全球卫星导航系统如何提供定位服务？

图4伪距测量

伪距测量包含许多误差源，例如信号对流层，电离层延迟和相对论效应，如图4所示. 为了获得更高的精度，在定位计算中需要考虑这些因素.

除了伪距测量外，还可以通过测量载波相位来描述卫星与用户之间的距离. 载波相位测量精度比代码伪距要高得多，但是接收机上电时期测量瞬时拍频相位的小数部分，并且从卫星初始相位到接收机的整个星期数是未知的. 这需要在数据处理期间解决. 此外，当信号失锁时，歧义会在整个星期内跳跃，这给数据处理带来了复杂性.

差分，增强和辅助系统

差分系统

图5差分北斗系统

差分系统主要由参考站GNSS接收设备，数据处理和传输设备以及用户GNSS组成.

差分GNSS的基本思想是在监视和管理中心中添加GNSS并将其安装在具有已知坐标的基站上. 将伪距观测值与参考站的理论值之差发送到附近的用户目标，并根据校正后的伪距计算用户位置. 伪距校正包括星历误差和大气传播误差等系统误差.

单个基准站的概念很简单，但是随着基准站距离的增加，其定位精度会大大降低. 多个参考站使用在空间上合理分布的多个参考站来确定差分校正号并将校正号发送到. 多基准站系统的缺点是系统结构复杂，提供服务的成本增加.

增强系统

在特别苛刻的导航操作中，例如民航精确进近，进入，对接或内陆导航的水域操作等，当前的GNSS定位服务无法完全满足需求.

因此，人们提出对系统进行增强以提高系统性能以满足应用程序的需求.

增强型系统提供了更多信息，以增强基于空间的定位，导航和计时. 各种性能指标包括: 定位精度北斗定位原理，可用性，完整性，可靠性以及独立的完整性监控和预警功能，可满足特殊的紧急任务.

增强系统通常可以分为天基增强系统和地基增强系统.

天基增强系统使用地面监视网络来测量GNSS距离，并将观测数据通过广域网发送到数据处理中心. 主站根据观测数据计算卫星轨道，时钟差和电离层校正. 校正数和完整性信息通过C波段信号发送给卫星，卫星通过L波段将校正数和完整性信息转发给用户.

地基加固系统的概念直接面向民航领域的迫切需求. 增强系统通常仅在有限的区域中可用，例如在机场附近. 随着服务范围的扩大，地面增强系统成为地面区域增强系统.

辅助系统

辅助GNSS技术是一种结合网络基站信息和GNSS信息来定位用户的技术. 辅助GNSS结构由相互协作的导航模块和通信模块组成.

根据可用的不同数据集，接收者可以获得一种或多种协助工作的方法. 通信信号通常比GNSS信号具有更大的数据传输能力，因此导航信息可以在短时间内传输.

由于任务是在辅助GNSS和辅助服务器之间共享的，因此与常规GNSS系统相比，辅助GNSS通常处理速度更快且效率更高.

辅助的GNSS系统不能显着提高定位精度，但是可以使用通信链路来传输差分校正和完整性信息. 导航装置和通信装置的紧密的几何形状不仅可以实现各种系统的辅助增强，而且可以实现多种其他应用.

北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统是中国自行构建，独立运营的卫星导航系统北斗定位原理，着眼于国家安全和经济社会发展的需要. 它为全球用户提供全天候，全天，高精度定位，导航和授时服务. 重要的国家太空基础设施.

发展历史和计划

20世纪末，中国开始探索适合自己国情的卫星导航系统的发展路径，并逐步形成了三步走的发展战略:

到2000年底，北斗一号系统建成，向中国提供服务；

到2012年底，北斗2号系统已建成，可为亚太地区提供服务.

目前，我国正在实施北斗三号系统的建设. 根据系统建设总体规划，计划2018年为“一带一路”沿线国家及周边国家提供基础服务；到2020年左右，将完成35个卫星发射网络，为世界各地的用户提供服务.

图6北斗系统卫星图

发展特点

北斗系统的建设已经实现了该地区服务能力的快速形成并逐步向全球服务扩展的发展路径，丰富了世界卫星导航业务的发展模式.

北斗系统具有以下特点:

一个是北斗系统的空间部分使用了三颗轨道卫星的混合星座. 与其他卫星导航系统相比，尤其是在低纬度地区，高轨道卫星拥有更多的卫星并且具有较强的抗遮挡能力.

第二，北斗系统为导航信号提供多个频率点，通过组合和使用多个频率信号可以提高服务精度.

第三个是北斗系统的导航和通信功能的创新集成，具有实时导航，快速定位，准确的时间，位置报告和短消息通信服务的五项主要功能.

卫星导航系统的应用

GNSS技术是一种全天候的高精度连续位置确定系统，具有定位速度快，成本低，效率高和灵活性高的特点，因此在定位导航，测量领域具有广阔的领域. 和测绘工程，地球物理科学等.

这里我们只列出一些应用程序.

定位，导航和计时

图7

GNSS的传统应用是时间服务和位置导航.

作为精确的时间源，GNSS对商业和工业基础设施产生了巨大影响. 基于位置的服务是GNSS的主要市场，并广泛用于航空，导航，铁路和公路.

导航，通信和地理信息的集成为广泛的应用打开了大门.

测绘工程

图8

现代GNSS测量和数据处理技术可使定位精度达到毫米级. 这些方法的准确性可以满足测绘领域的各种应用，例如地籍测量，大地测量控制网络，局部或全局变形监测.

科学应用

连续的GNSS观测和高精度位置监控可以应用于地球科学中的许多科学研究. 例如地球自转，地壳变形，板块运动，冰后反弹等. 对于诸如地震学，冰川学，气象学，地质学和环境监测等学科，GNSS是一种低成本，高效的方法. GNSS技术还可以应用于中性大气监测，电离层监测等.

向前看

有人曾经说过，未来的GNSS应用仅受人类想象力的限制.

GNSS系统和应用技术的飞速发展，特别是近年来，我国的北斗建设取得了举世闻名的成就. 它的应用范围从基础科学研究到日常生活，并继续渗透到我们从未想象过的领域.

在可预见的未来两到三十年中，GNSS技术的前景仍然非常广阔.

参考:

1.J. Sanz Subirana，《 GNSS数据处理》，第1卷. I: 基础知识和算法. 欧洲航天局，2013年.

2. Bernhard Hofmann-Wellenhof. GNSS –全球导航卫星系统. GPS，GLONASS，Galileo等. 施普林格出版社，维也纳，2008年.

3. Pratap Misra. 全球定位系统: 信号，测量和性能（第二版），Ganga-Jamuna出版社，2011年.

4.Elliott D.Kaplan. 理解GPS原理和应用（第二版），ARTECH HOUSE，INC. 2006.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-272500-1.html