目前,全球衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)應用偏于狹窄,僅應用于特定領域,普通人普遍感到陌生,使衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)應用深入到人類社會每一個角落并為之服務,更加便捷于每個人的生活,是一個全球性課題。
衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是以個人消費為主,以運營服務為主。目前衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)應用狹窄,只可在特定領域使用,普通人對衛(wèi)星導航領域普遍感到陌生。使衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)應用深入到社會每一個角落,便捷每一個人的生活,全球都在尋找解決辦法。
圖表 12 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)比較
圖表 13 “伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)示意圖
圖表 14 日本計劃的“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道
圖表 15 圖表:日本計劃的“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)的星下點軌跡
目前,全球衛(wèi)星導航業(yè)正面臨三大轉變,即從單一GPS系統(tǒng)轉為多星座并存兼容的GNSS(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng));從以車輛應用為主的市場轉為通信融合的以個人消費應用為主;從經(jīng)銷應用產(chǎn)品為主轉變?yōu)檫\營服務為主。
自20世紀90年代以來,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)以其速度快、效率高、測量定位精度高等一系列特點,深受各個行業(yè)數(shù)據(jù)采集和資源監(jiān)測人員的青睞。
圖表 16 AFLT結構示意圖
圖表 17 圖表:AGPS結構示意圖
圖表 18 GPSONE原理示意圖
從近年的情況考察,全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)有如下發(fā)展趨勢。
向多系統(tǒng)組合式導航方向發(fā)展
為了擺脫對美、俄導航定位系統(tǒng)的依賴,世界各國、各地區(qū)和組織將紛紛建立自己的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),我國的北斗導航、歐盟的伽利略計劃就在此列?梢灶A料,未來幾年內(nèi)將會出現(xiàn)多種系統(tǒng)并存的局面,這為組合導航技術的發(fā)展提供了條件。通過對全球定位系統(tǒng)、北斗、格羅納斯、伽利略等信號的組合利用,不但可提高定位精度,還可使用戶擺脫對一個特定導航星座的依賴,可用性大大增強,多系統(tǒng)組合接收機有很好的發(fā)展前景。
與慣性導航和無線電導航技術相結合
由于慣性導航是完全自主的導航系統(tǒng),在全球定位系統(tǒng)失效的情況下,慣性導航仍可保持工作。在實際應用中,慣導系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)接收機之間存在三種耦合方式:松散耦合、緊密耦合和深度耦合。在深度耦合中,全球定位系統(tǒng)接收機作為一塊線路板被嵌入到慣性導航的機箱內(nèi),這就是ECI系統(tǒng)。
此外,全球定位系統(tǒng)可與增強型定位系統(tǒng)(EPLS)相結合。EPLS是一種先進的無線電裝置,它帶有一定的自主導航能力。目前,已成功驗證可以通過網(wǎng)絡自動把全球定位系統(tǒng)轉換到EPLS。
向差分導航方向發(fā)展
使用差分導航技術,既可降低或消除那些影響用戶和基準站觀測的系統(tǒng)誤差,包括信號傳播延遲和導航星本身的誤差,還可消除人為因素造成的誤差。
隨著全球定位技術的發(fā)展,差分導航將得到越來越廣泛的應用,將應用于車輛、船舶、飛機的精密導航和管理,大地測量,航測遙感和測圖,地籍測量和地理信息系統(tǒng),航海、航空的遠程導航等領域。其本身也會從目前的區(qū)域差分向廣域差分、全球差分發(fā)展,其導航精度將從近程的米級、分米級提高到厘米級,從遠程的米級提高到分米級。
發(fā)展數(shù)字化銫鐘技術
全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星在軌壽命主要取決于原子鐘的壽命。每個衛(wèi)星上裝有3個原子鐘,目前使用的是模擬銫鐘,其性能預測困難,而且輸出頻率會隨著衛(wèi)星運行過程溫度和磁場變化而變化,因此需要開發(fā)計算機控制的數(shù)字化銫鐘,通過調(diào)整內(nèi)部參數(shù)和補償環(huán)境影響使銫鐘性能達到最佳化。
未來衛(wèi)星導航系統(tǒng)將以提高壽命,向多功能,多方向上發(fā)展,對壽命要求更高,而對技術要求也越來越高,GPS需要有更好的操作感和較高的可靠性,所以各國都在發(fā)展自己的衛(wèi)星系統(tǒng),但是一旦面臨市場考驗,就會要面臨很大的成本壓力,所以北斗導航系統(tǒng)的成功需要長時間的努力。
圖表 19 GPS系統(tǒng)的總覽與概況