楊森 中電科衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)營(yíng)服務(wù)有限公司

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

2003年5月25日，我國(guó)第三顆“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”衛(wèi)星發(fā)射成功，2004年開始啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)二代的建設(shè)，于2011年開始進(jìn)行測(cè)試服務(wù)，直至2012年底該系統(tǒng)提供覆蓋亞太大部分地區(qū)的正式衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，并計(jì)劃在2020年覆蓋全球。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)獨(dú)立的一套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其堅(jiān)持開放性、兼容性、漸進(jìn)性的開發(fā)原則，建設(shè)一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、覆蓋全球的導(dǎo)航系統(tǒng)，形成一個(gè)先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈，最終促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)定位的原理是以三球相交為基礎(chǔ)，用戶向系統(tǒng)發(fā)送定位需求，提出服務(wù)項(xiàng)目的申請(qǐng)，兩顆衛(wèi)星在接受到服務(wù)需求信息后再將其發(fā)送至地面中心站，其接收到服務(wù)需求信息后再將用戶所發(fā)送的信息解調(diào)出來(lái)，確定用戶至兩顆衛(wèi)星的距離，獲得兩顆衛(wèi)星的坐標(biāo)后，以該坐標(biāo)為圓心、以衛(wèi)星至用戶機(jī)的距離為半徑形成兩個(gè)球面，而兩個(gè)球面交線的圓弧上就是用戶機(jī)的位置。在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，地面中心所配置的電子地圖可以提供一個(gè)非均勻球面，該球面以地心為球心、球心至地球表面的高度為半徑，如果目標(biāo)在赤道平面北側(cè)，獲取用戶位置時(shí)計(jì)算出圓弧線與地球表面交點(diǎn)即可，用戶所在位置信息再通過(guò)兩顆衛(wèi)星中的一顆發(fā)送至用戶處，即可完成定位服務(wù)。在服務(wù)過(guò)程中地面中心站還會(huì)主動(dòng)定位指定用戶的位置，定位后會(huì)直接保存于中心站，用于后續(xù)的調(diào)度指揮、相關(guān)部門獲得用戶位置等，而不會(huì)將位置信息發(fā)送于用戶。由此可見，北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)屬于主動(dòng)式觀向測(cè)距二維定位，衛(wèi)星將地面中心控制系統(tǒng)解算出的位置發(fā)送給用戶，且用戶的位置信息、時(shí)間信息均可保存于地面中心站，因此可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

相比其它導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要體現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，相比GPS系統(tǒng)存在不具備通信能力的不足，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)需其它通信系統(tǒng)的支持即可完成移動(dòng)定位及調(diào)度，可以實(shí)現(xiàn)定位及雙向通信功能，而GPS必須通過(guò)其它通訊系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位及監(jiān)控。其次，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)通信區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)全天候服務(wù)，覆蓋范圍廣，至2020年即可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。且北斗導(dǎo)航屬于我國(guó)自主研發(fā)的定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采用高強(qiáng)度加密措施，安全系數(shù)高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，適用于關(guān)鍵部門應(yīng)用。最后，適用集團(tuán)用戶。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)采用獨(dú)特的中心節(jié)點(diǎn)式定位處理技術(shù)，并采用指揮型用戶機(jī)設(shè)計(jì)，不僅可以滿足用戶的定位需求，還可以主動(dòng)獲取用戶的位置信息，因此適用于無(wú)依托地區(qū)數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)，并適用于大范圍的監(jiān)管。

3 北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)移動(dòng)導(dǎo)航定位終端結(jié)構(gòu)

北斗定位導(dǎo)航終端系統(tǒng)采用獨(dú)立的操作系統(tǒng)，其采用移動(dòng)式設(shè)計(jì)開發(fā)，人機(jī)界面友好，體現(xiàn)出體積小、安全可靠、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，并可進(jìn)行24h服務(wù)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的子模塊包括多項(xiàng)功能，其中用戶通過(guò)表單或字符的形式向用戶界面發(fā)送服務(wù)需求指令，系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)以圖形、文字的方式返回；通過(guò)通信功能接收衛(wèi)星信號(hào)，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞至主控模塊；用戶確定定位方式后，即可將準(zhǔn)確坐標(biāo)發(fā)送至移動(dòng)終端完成定位服務(wù)。用戶當(dāng)前位置的地圖、區(qū)域地圖等信息主要通過(guò)地圖功能體現(xiàn)出來(lái)，便于用戶在地圖上進(jìn)行選擇方向、移動(dòng)、拉近拉遠(yuǎn)等動(dòng)態(tài)操作。用戶輸入某個(gè)定位信息后，系統(tǒng)自動(dòng)搜索位置，并精準(zhǔn)的顯示出來(lái)，系統(tǒng)在接收到用戶輸入的出發(fā)地、目的地信息后，會(huì)利用路由算法計(jì)算出最短路徑，并向用戶顯示導(dǎo)航地圖。系統(tǒng)的整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程均應(yīng)用AES算法進(jìn)行加密，以最大程度上保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性。用戶還可以對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)終端進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，系統(tǒng)可以對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行備份、更新版本，以滿足用戶下載地圖文件的需求；此外，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的個(gè)人權(quán)限對(duì)其操作范圍進(jìn)行限制，及提示更新新版本。

4 北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)移動(dòng)導(dǎo)航定位終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)移動(dòng)導(dǎo)航定位終端硬件系統(tǒng)包括三大模塊，即射頻信號(hào)處理模塊、數(shù)字基帶信號(hào)處理模塊、天線接口等。其中射頻信號(hào)處理芯片電路、噪聲放大器電路、溫補(bǔ)晶振、聲表面波濾波器電路等共同組成了射頻信號(hào)處理模塊，顧名思義該模塊主要對(duì)衛(wèi)星高頻信號(hào)進(jìn)行處理，并將數(shù)字中頻信號(hào)輸出系統(tǒng)。數(shù)字基帶信號(hào)處理芯片、串行接口電路、RTC晶振電路等部件組成了數(shù)字基帶信號(hào)處理模塊，其主要功能是接收、調(diào)解上級(jí)數(shù)字中頻信號(hào)，獲得導(dǎo)航電文、載波相位、偽距等衛(wèi)星信息，并按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議計(jì)算、輸出數(shù)據(jù)信息。衛(wèi)星天線接口的主要作用是接收衛(wèi)星信號(hào)。北斗導(dǎo)航定位終端系統(tǒng)采用Linux系統(tǒng)，其不僅兼容性強(qiáng)，具有可移植性，而且可定制，無(wú)論是開放性還是精簡(jiǎn)性均優(yōu)于其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

[1]黃電光.基于4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013(6):102

[2]郭晉.北斗與GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)對(duì)比分析研究[J].科技資訊,2011(28):60.

[3]魯維,胡山.我國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].電信技術(shù),2009(5):29-31.

[4]余曉暉.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與展望[J].現(xiàn)代電信技術(shù),2013(12):36-37