北斗卫星导航系统发展与应用

2021-11-19夏禹

电子技术与软件工程 2021年16期

夏禹

（安徽省人民防空指挥信息保障中心安徽省合肥市 230022）

新时期，社会在发展，时代在进步，我国的科学技术也应当与时俱进，积极寻找新的突破，以便满足社会的发展，时代的需求。就以北斗卫星系统为例，其无论是对我国经济的发展，还是国防实力的增强来说，都具有着十分重要的有意义。特别是在我国航天事业飞速发展之下，北斗卫星导航系统更是被人们提出了更高的要求。在这样的背景下，相关科研人员必须要不断加大对北斗卫星导航系统的研究力度。只有这样，才能有力的支撑我国经济的发展以及科学技术的进步，从而更好的造福于民，造福于社会。出于这样的考虑，本文就北斗卫星导航系统发展与应用进行研究，具有一定的客观实在性和时代紧迫感。

1 北斗卫星导航系统概述

众所周知，北斗卫星导航系统是由我国自主研发并建立的一个区域性的导航定位系统。从现阶段来看，该系统取得了十分显著的成效，并在其他国家得以广泛的应用。北斗导航定位系统有着非常复杂的组成结构[1]。主要包括有两颗工作卫星、北斗定位卫星、备用卫星、北斗用户终端以及地面控制中心等。定位精度高、全天候服务是北斗卫星导航系统的主要优点。随着科学技术的不断更新和进步，北北斗导航系统的功能愈发完善[2]。比如，初代的北斗一号，仅具备通信、授时、定位这几个功能。但到北斗二号系统，其功能基本上已经与GPS 相同，不仅功能齐全，操作起来也较为方便，现已被应用于社会各个领域之中。

研制北斗卫星系统的主要目的在于，确保系统自主型、独立性的同时，将更加稳定的服务提供给用户。加大卫星导航系统的研究力度，有利于提升我国的科技水平，更有利于促进航天事业、通讯事业以及国防建设的发展，从而使科技发展水平能够与高速发展的经济相适应。总而言之，卫星导航建设是一件利国利民的好事，不仅能够推动社会进步，还能便利人们的生活与工作。另外，在北斗星系统的改进和优化过程中，光注重系统的开放性和兼容性是远远不够的，还应对系统的稳定性和安全性予以必要的重视[3]。只有这样，北斗卫星导航系统才能在实际应用的过程中，更好的发挥作用，为社会的稳定和谐、国家的繁荣富强作出更大的贡献。

2 北斗卫星系统的发展

2.1 北斗卫星导航系统的建设原则

为使北斗卫星导航系统的使用寿命得以延长，并降低系统后期维护和建设的难度，在进行此系统建设的时候，应对“从区域化服务转变到服务于全球”的建设原则予以严格遵循。北斗卫星导航系统建设有着非常漫长的建设周期，因为在此过程中需要对系统进行不断的改进和优化。北斗星导航系统建设，可分三个阶段开展：第一阶段，进行系统的建设实验，其目的是为了使系统的有源区域化的报文传送功能与定位功能得以初步实现[4]。第二阶段，进行系统的建设完善。即致力于系统无源区域化定位功能的实现。第三阶段，是系统建设更进一步发展，也就是使系统的无源全球化服务功能得以真正实现。就现阶段来看，我国已基本完成了北斗卫星导航系统的前两个阶段。如今，已经开始研究第三个阶段。在此阶段的建设过程中，会将一些新的体制引入进来，并会积极应用一些更为先进的技术，以便在促进系统保密性和安全性提升的同时，使我国卫星系统建设的产权得以充分保障，从而实现我国卫星系统建设稳定、持续的发展。此外，值得一提的是，当前的北斗卫星导航系统，功能愈发强大，已经可以统筹管控地面站、空间段卫星以及用户终端。如此一来，卫星系统导航的精准性能得到很大程度的保证。

2.2 北斗卫星导航系统的发展进程

在进行北斗卫星导航系统的建设过程中，确保卫星系统的规范性，维持卫星系统运行的稳定性，是相关建设人员需要关注的重点所在。

在无源区域化服务启动后，北斗卫星系统无论是运行效率还是系统稳定性，相比以往有了明显的提升[5]。比如，大多区域的定位精度已控制在10m 范围之内，甚至在一些较低纬度地区，定位精度已控制在5m 以内。此外，我国的北斗卫星导航系统也在不断扩大全球的覆盖面积，这意味着全球导航功能在不久的将来会真正实现。

对卫星导航系统建设的规范性予以不断提高，不仅能够使报文传送效率进一步加快，还能对卫星系统实现模块化、系统化的管理。应清楚的认识到，加强卫星系统的自主性建设，其实就等同于提高国家建设安全。在北斗卫星系统正式启动以后，我国已经将卫星系统接口部分的信息文件整理并发布出来，同时也将导航服务、定位服务等免费提供给一些国家，这也在一定程度上为全球导航功能的进一步实现奠定了坚实的基础。

3 北斗卫星导航系统的实践应用

这些年，在社会经济高速发展的同时，我国科学技术也取得了长足的进步，这也使得北斗卫星导航系统的功能愈发完善。在此背景下，如何将北斗卫星导航系统有效的应用于各个领域，成为了社会各界人士重点探究的话题。与此同时，这也是当下卫星系统发展中面临的一个严峻问题、以下就北斗卫星在社会各领域及各行业中的具体应用作以探析，以便能够更好的推动我国经济的发展，科学技术的进步。

3.1 北斗卫星导航系统在国防建设中的应用

科技的发展，致使各种先进技术及高新设备不断涌出，并相继应用于国防建设之中，极大了提升了国防事业的现代化水平。近年来，在国防事业建设的过程中，对现代化技术人才的引进愈发受到重视，我国也在致力于现代化部队的打造，以便为国防建设安全提供强有力的保障[6]。在国防建设中应用北斗卫星导航系统已是大势所趋，特别是自动化、信息化、智能化技术的应用，更使得信息传送的时效性和准确性得到了充分的保证，这也为我国军事实力的增强提供了有利条件。从目前来看，在各种军事演练、救援任务以及维和任务中都普遍应用了北斗卫星导航系统。当处于较为恶劣的环境中执行任务时，战士们就可通过对卫星导航系统中监控功能的合理利用，更全面的了解自身所处的环境，以此来尽可能的避免任务执行过程中伤亡情况的发生。

3.2 北斗卫星导航系统在交通运输行业的应用

为了更好的适应社会经济的高速发展，交通运输部开展了重点运输过程车辆监控管理、服务示范工程。这样一来，可对“两客一危”车辆的监管和服务予以有效解决。在很多大城市中，交通部门要求运输危险物品的车辆、旅游大客车等都必须将北斗导航系统的车载终端安装上。通过此车载终端，可以对车辆位置进行实时定位和监控[7]。借助无线移动传输技术，可实现与车辆的信息互动，并在此基础上进行车辆调度指挥和远程控制，极大的方便了公司或单位的管理。当然，这些应用，不仅能促进车辆行业管理水平的提升，还能推动交通运输业信息化的发展，从而为我国经济的高速发展提供强大助力。

3.3 北斗卫星导航系统在农业、林业、渔业中的应用

随着科学技术的进一步发展，北斗卫星导航系统终端在农业、林业、渔业中的作用愈发明显。以下作具体介绍：

在农业生产中，农业机械上可安装北斗卫星导航终端，这样农田定位耕作便可得以实现，有助于种植人员统一开发和管理农田，从而推动农业种植水平的进一步提升。

在林业中，北斗卫星导航系统也能起到较为突出的作用，有助于林业管理人员对森林资源的动态变化予以充分的了解和掌握，进而采取有效的举措加以积极应对。在林业人员考察工作的开展中，可利用北斗卫星导航终端作以辨别方向和科学定位，确保后续工作的高效开展。当然，北斗导航系统在林业中的应用，还远不止于此。其还可以对森林的分布区域予以测定，进行样地精确勘测以及面积求算和制图等。如此一来，不仅能使人力、物力的投入得以大幅度减少，还能使林业的管理水平得到显著的提升。另外，北斗卫星导航系统还可应用于火灾预警、火灾救援之中，可使林业管理者及时掌握情况，并采取有效的应急处理措施，防止灾情的进一步恶化。

在渔业中，通过对北斗导航系统的合理利用，能帮助渔民在最短时间内找到鱼群。并且，在海况不好的情况下，相关部门也能及时发布消息，告知还在海中运行的渔船及时返港，最大限度的确保渔民的人身安全。此外，中国渔政在充分利用北斗卫星定位系统的基础上，建立了“海洋渔业综合信息服务系统”管理平台。借助此平台能够对出海渔船作以定位导航、实施监督以及应急救援等，这也在很大程度增强了渔政的管理能力。

3.4 北斗导航技术在人防中的作用

将北斗导航技术应用在人防信息化系统中，有利于为人防信息化提供精准的车辆监控以及合理的智慧调度。通过获取动态组展信息，促使人防指挥部门根据实际情况制定出合理且可靠的作战方案，我国防空部门利用北斗导航系统的定位信息和数据，可以实现对防空不合理的地方进行调整和管控。由于北斗导航技术获取信息不受地域、环境、时间和距离的限制，所以北斗导航技术具有非常高的实效性、精确性、可靠性等特点，能够对即将发生的事件进行准确的预测并作出合理的分析。例如对地震进行预测时，可以及时发布地震预警警告，预测出地震发生的位置和地震等级，从而提高人们对自身生命健康的保护。

3.5 北斗导航技术对地下管网检测预警

运用北斗管线测量终端，可以减轻勘测工作量，同时还可以提高勘测效率和勘测的进度，使之得到“厘米级”的进度为主数据。BD-CORS 站信号覆盖区域采用网络RTK 技术测量，然后利用构建的CORS 网发布相关的传输信号，而对于没有覆盖的区域，则利用RTK 接收机实现对卫星型号的接受。将一台安置在已知点上作为基准站，另外一台的接收机作为流动站进行测定未知坐标，可以实现精确定位[8]。运用北斗管线测量终端时，可以减轻勘测工作量，提高勘测效率和进度，当基准站接受到北斗卫星信号后，对地下管网进行监测，然后将信号传递给北斗卫星、流动站、北斗RTK 接收机。随后北斗卫星将接受到的信号经过流动站传输给北斗RTK接收机，可以防止数据传输中出现的错误情况，再由北斗RTK 接收机传输给GSM 站，最终经过Internet 传递给数据中心，经过一系列的措施，可以实现良好的地下管网检测预警。