北斗定位导航技术的应用及展望_1

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2024年5月17日发(作者：)

北斗定位导航技术的应用及展望

发布时间：2022-12-14T02:47:14.409Z 来源：《中国科技信息》2022年第16期 作者： 胡涛 李鹏 董艳 贾璇

[导读] 北斗卫星导航系统技术复杂，可与国外的GPS相媲美，在我国社会发展和国防建设具有巨大的市场和前景

胡涛 李鹏 董艳 贾璇

北方自动控制技术研究所 山西太原 030006

摘要：北斗卫星导航系统技术复杂，可与国外的GPS相媲美，在我国社会发展和国防建设具有巨大的市场和前景。由于GPS在我们生活

的各个领域的广泛使用，我国各个行业甚至国防也越来越依赖GPS技术。这相当于为我国的经济发展和国家安全埋下了严重的安全隐患，

一旦该技术不再授权，结果可想而知。我国高度重视拥有独立的、完善的国家卫星导航系统，能够在国民经济发展和国家战略安全方面发

挥重要作用。本文分析北斗导航系统的移动导航定位终端应用，以及北斗定位的基本原理和结构。

关键词：北斗；导航定位；精确制导

前言：从全球卫星导航技术的发展趋势来看，多系统并存、多模融合步伐进一步加快。从单一的GPS系统时代转变为多星座并存兼容

的全球导航卫星系统时代，能够在国民经济发展和国家战略安全方面发挥重要作用。

1.北斗卫星导航技术概述

地面站通过两颗同步卫星向用户发送信号，当用户收到信号后响应信号，两颗同步卫星返回地面站，往返地面站的信号返回地面站。

该技术可以确认用户的位置，最后由地面站确认的位置信息通过卫星传输进行定位。北斗二号（北斗卫星导航系统）的研制基于北斗一号

（北斗卫星导航测试系统）。主要组成部分是地面段、用户段和空间段，主要使用被动定位技术。北斗三号全球卫星导航系统作为卫星平

台空间段时，主要组成部分是中圆地球轨道卫星（24颗）、地球静止轨道卫星（3颗）和倾斜地球同步轨道卫星（3颗）。地面段的主要组

成部分是监测站、发射站和主控站。用户终端的主要组成部分是用户终端和其他与北斗兼容的用户终端。在环绕地球的空间段中有三十余

颗卫星，至少有四颗或更多卫星可以随时接收地球上的任何一点的信号。绕地球运行的卫星的周期和位置是确定的，如果接收来自地球上

任何地方的信号，就可以轻松计算出卫星与用户之间的距离，最后为三维坐标创建等式X、Y、Z距离方程，计算结果是用户终端的准确位

置。北斗定位导航技术特点如下：（1）与GLONASS系统、GPS系统进行对比发现，北斗定位导航技术可以提供多种导航信号，并且同时

具备RNSS业务、RDSS业务及短报文通信等功能，以确保北斗定位导航技术可以在不同领域中得到广泛应用；（2）根据北斗定位导航技术

的目标要求及发展原则，设计出一套由GEO、IGSO和MEO三种轨道卫星组合而成的混合星座，其中与其他卫星导航系统相比，该星座中卫

星数量相对比较少，不仅可以在轨卫星可靠、完好、连续运行提出了较高要求，而且还对卫星产品质量提出了较高要求；（3）对于混合星

座而言，要不断调整和优化服务区域性能，做好备份策略与发射窗口等的设计工作；（4）北斗卫星导航区域系统不仅可以扩展北斗试验系

统业务，而且还可以为北斗全球系统的未来发展奠定良好基础；（5）MEO轨道卫星可以达到一箭双星发射要求。

2．北斗的优势

2.1北斗的技术优势

核心技术的国产化。精确武器制导是新时期导航应用的又一重大发展，它使军事抢险样式发生了重大转变。对于导弹、炸弹和炮弹这

些武器系统的杀伤力来说，命中精度提高1倍相当于加大8倍的爆炸力，正是因为新型导航系统具有很高的精度，才使精确制导武器得以迅

速发展。北斗系统的诞生使我国的精确制导武器摆脱了对于GPS技术的依赖。并且北斗不只是简单的取代了GPS而已，其独有的短信报文功

能是世界上任何一个国家的导航系统所不具备的，它可以一次传输达到120个汉字的信息。这在远洋航行中具有重要的应用价值，GPS只是

接收型的定位系统，用户只需要接收信号就能够实现定位。很多直升机安装有GPS但是在重大灾害和突发事件的面前接收型定位原理的GPS

大大限制了它的应用范围。GPS只是解决了“我在哪里”的问题，而北斗不仅能够知道“我在哪里”还能够告诉别人“我在哪里，情况如何”。因

此，GPS在技术层面上无法取代北斗。

2.2北斗的战略优势导航战

在战时和战场区域对GPS的利用和反利用、阻止和保护构成了所谓的导航战。由于GPS是美国研制和掌握的系统，在美军和其敌对方进

行对抗时，可使用的导航技术不完全对称。1996年美军开始实施导航战计划，其内容和目标为:保护美国及其盟国对GPS的军事应用，防止

敌对方利用GPS保持民用无线电导航的和平利用。阻止敌对方利用GPS与美军对抗是导航战的主要目标之一，它的内容是让敌对方在战场区

域或者在美军规定的时间与区域GPS不能工作。如果我们没有自己的卫星导航系统，就相当于在国防安全上给自己埋下了一颗定时炸弹。

在美军导航战的背景之下，用美军的技术与美军进行对抗，后果可想而知。

3．北斗定位导航技术的应用

3.1航海航空方面应用

GPS具有较高的全球覆盖率和精度，可以显著提高流量地区的导航性能以及偏远和跨洋航线的覆盖范围，提高导航安全和效率。不

过，从我国交通安全的角度来看，GPS作为导航系统还是存在安全隐患的。打破国外在航空航海领域的部分垄断，同时发展自主的三航导

航系统，提高自主导航能力。

3.2陆地导航与追踪

在现代社会，GPS车载导航技术正成为出行的必需品，越来越多的人依赖GPS技术。北斗卫星导航系统的出现，不仅让中国人在导航产

品上有了新的选择，也让他们摆脱了对GPS技术的依赖。将北斗技术应用于陆地作战导航，尤其是从防御和安全的角度来看，不仅提高了

作战效率，降低了成本，而且有效地保证了车辆的安全。车辆跟踪和调度技术不同于车辆导航。车辆导航技术向车辆驾驶员显示车辆位置

和行驶路线信息，而车辆跟踪调度技术仅将这些信息提供给监控中心和调度管理人员。将这项技术与车辆导航相结合，在我国相关地区利

用北斗系统，可以让指挥中心更精准地指挥作战车辆。

3.3空中交通管制方面应用

北斗卫星导航系统与美国的GPS导航系统一样，为用户提供授时服务。在全球整合的过程中，统一的时间标准变得更加重要，尤其是

在机器的交互和机械控制领域。例如，在FM通信中，发射机信号的载波频率每秒变化成百上千次，而接收机只知道载波频率的变化规律和

发生跳变的时间就可以正常接收。指挥所有许多情报信息来源，只有在它们被加盖时间戳的情况下才能关联、整合和链接以形成目标轨

迹。

4.北斗定位导航技术的展望

国内北斗导航应用处于快速发展期，随着中国电子地图这几年的完善，内容进一步丰富，提高北斗导航的实用性，导航系统的市场前

景相当看好，其市场容量将随着汽车市场的发展而大幅度增加。导航定位的消费产品，目前主要是出海、远足、探险、登山、郊游等所用

的手持式定位接收机。北斗与移动通信网、互联网的结合成为通信导航的趋势。覆盖范围广泛的移动通信网(GSM、CDMA、GPRS)以及联

系广、成本低的互联网为北斗提供了极为方便的传输方式。对电信，软件，测绘，物流、应急、救灾、市政、管网等各领域产生深刻的变

化。国内在信息互动方面有着巨大的市场前景，把电信业与位置服务结合起来之后，其市场规模将大大高于目前的短信业务；本项目对促

进企业技术转化与升级，带动国家级太原经济技术开发区形成北斗与通讯产业集群，培育战略性新兴产业，对于当地产业结构调整，带动

地方经济发展具有重要作用。

5.结束语：

综上所述，开发基于GPS和北斗系统兼容的自主卫星导航定位芯片，在诸多方面可以超越单模GPS的功能和性能，由此设计的双系统接

收机可以提高定位精度、定位覆盖率、定位可行性等。因此，无论从经济建设来说，或从社会发展来看，发展电子信息产业，对提高经济

效益，优化生活环境，都具有重要的现实意义。

参考文献：

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