浅析北斗卫星导航定位系统的应用

2016-11-18姜万水

中国科技纵横 2016年18期

关键词：精准度导航系统北斗

姜万水

（浙江省第一测绘院，浙江杭州　310000）

浅析北斗卫星导航定位系统的应用

姜万水

（浙江省第一测绘院，浙江杭州310000）

我国卫星导航系统正处于高速发展阶段，本文主要是对我国北斗卫星的导航系统进行分析，通过与国际其他卫星导航系统的对比，浅析关于我国北斗卫星的优势和差距，并对北斗卫星导航的定位功能以及定位系统的应用工作原理，以此分析其主要的技术构成和特征，同时也对北斗卫星导航定位系统在科学及民用工作中的功能，及未来定位系统的发展和应用。

北斗卫星定位系统应用

1　绪论

我国的北斗卫星导航系统空间是由5颗静止轨道卫星及30颗非静止的卫星构成，目前正处于建设期，北斗卫星定位系统能够提供的服务为两种，其一既是开放式服务，也就是说能够提供正确的定位和测速，这属于免费提供的服务，且需要处于服务区内完成，第二种服务是授权服务，也就是能够更精确的帮助定位，且精准度能够达到10米的范围，而传播速度为精度50纳秒，测速精度是0.2米/秒。授权服务主要是向客户提供更加精准且速度更快的通信服务及更加完善的系统信息。

目前，我国的北斗卫星导航定位系统预计2020年能够做到全球覆盖，所以正在计划进行卫星导航系统的建设，每年会发射卫星进行地面的定位覆盖。

2　导航系统的构成

我国北斗卫星导航系统是全球第三个成熟的导航系统（其他两个为美国GPS，俄罗斯GLONASS），其主要在土地测绘中得到实际应用。北斗卫星导航系统主要有三个部分：①客户端，其主要任务是接受来自于导航通信系统带来的信息，②地面控制中心，其主要功能是对实际的数据进行有效的测量，校正导航数据参数，对卫星的运行轨道及运行方式进行调控，并且对客户实际参数进行修正和定位，③导航通信卫星，它是由2颗地球同步轨道卫星构成，主要负责信息的传输工作。

与国外的相关卫星导航系统相比，依然存在着差距，俄罗斯的GLONASS系统由于是前苏联解体前研发的，后期由于政治格局的变化导致研发经费及其他客观因素影响，目前实际的使用和发展前景不被看好，而欧洲的相关卫星导航系统GALILEO目前是试验阶段，并不成熟，所以下文主要是将北斗和全球普及使用率非常高的GPS进行比较（表1）。

我国北斗卫星与美国GPS间有很大差距的，但北斗是我国自主研发且投入建设的导航定位系统，对国内数据方面有其保密性，所以适合适用于国土资源等部门进行推广和应用。且在经济的投入上并没有非常的多。

3　北斗卫星导航系统地面数据接收处理

北斗卫星导航系统的终端机在接收和处理有效数据上按照类别进行处理，每个类别会有编码指令，比如定位、通信，查询等都是有这些编码指定控制管理，开启或结束，由终端机去做数据的管理工作。在卫星搜集数据后发送信息到地面终端，终端机有对信息的回执功能，这样可明确数据是否已经完全到达地面，并监控关于数据的处理过程。

以航船航标举例，在航行过程中安全是最重要的，所以对于位置及信息数据的准确性要求非常高，那么在航行中首先需获取准确的航标位置坐标，在定位信息及数据经过处理后，会通过标准的短信格式发送到北斗监控终端机上，在发送到中心计算机上，工作人员会通过航标定位进行实时的监控，保证航船的安全。

表1

4　地籍测量应用

4.1导航技术应用

目前北斗卫星导航定位系统在地籍测量中的应用主要是在对中小地籍及静动态的绘制中，由于面对较为复杂的土地构造和数据，人工测量的方法显然无法胜任，同时也会造成数据上的疏漏，所以北斗卫星未来也将会大量应用于测绘、静动态测量数据搜集中，特别提出面对地质变形及灾后全天候测绘也会有效使用北斗卫星进行测绘工作。

以北斗卫星系统获取数据建立起地籍控制测量网络，根据国家的土地管理局颁布的《城镇地籍调查规程》要求：地籍平面建设控制网颗分为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网，并且需要依据地域的整体规模各个级别地籍平面控制网点均可作为首级控制。北斗卫星在实现地籍控制的过程中，没有常规三角网设置时需要的近似等边及精准度估算偏低时需要加测等复杂的后续或附加的工作，利用北斗卫星定位系统的数据进行地籍控制测绘时，只要所给配备的仪器具有的精度符合其等级控制精度，控制点位符合其选择的要求，就可以实现四等网中最弱相邻点的相对点位中误差率≤5厘米的要求，同时也可以满足其四等以下网最弱点点位中的误差要≤5厘米的要求。这就是我国北斗卫星在测绘方面的精准度的特点，提高相关的工作速度以及精准度。

4.2土地利用动态监测的应用

一般来说在郊外野外的工作需要采用简易补测法或平板仪补测法，对于简易补测法就是有效的利用变更地物和周边的明显地物进行位置关系的比较，这时比较传统的会使用皮尺、钢尺等测量工具，采取的是比较的方法，比如截距法、延长线截距法等方法进行实地的对比测量，关于这种测量的方法仅限于实地范围比较小，且变更地物和周边的对比地物有着较为明显的数据差的情况，如果范围扩大，且数据之间不存在较大的明显差异，就需要用平板仪补测法来进行测绘工作，但平板仪补测法的工作效率非常低，主要是由于工作过程容易受到其他因素的感染，导致精准度不符合要求，对于监测质量造成很大的影响。

就目前我国的监测工作应用比较多的遥感技术，对于宏观上的变化有很好的适用性，但由于会受到地形环境等其他方面的影响，是无法满足我们对于地域实际精准数据的要求的，特点是在微观中依然是只能采取传统的监测方法。