从应用角度谈北斗导航系统精准定位的发展趋势_.docVIP

——————————————————————————————————————————————— 从应用角度谈北斗导航系统精准定位的发展趋势_ 从应用角度谈 北斗导航系统精准定位的发展趋势● 文|广州南方卫星导航仪器有限公司市场中心 随着北斗导航系统（BDS）亚太区域运行的全面展开，BDS定位应用真正走向了产业规模化，走进了寻常百姓家。虽然系统成熟度、成本等各方面还存在着一些需要磨合之处，但BDS的卫星组成特别针对亚太地区的增强还是为卫星导航定位领域带来了实实在在的技术变革。 而聚焦于精准卫星定位领域，在传统GPS和GLONASS差分定位的基础上，BDS的加入则正式开启了GNSS多星定位的新时代：星座的分布和数量更趋完善，差分作用距离愈发扩展，定位终端的空间可用性不断增强，而终端运算、通信性能的提升则为更多行业更广泛的应用精准定位提供了条件。 下文将分别就卫星系统、差分源、定位终端以及应用扩展4个方面分析BDS精准定位的发展趋势。 一、卫星系统 精准卫星定位在卫星系统方面的最显著趋势便是 GNSS多星联合解算时代的全面到来，BDS以及Galileo 的加入，使得空域中的可视卫星不断增加；而针对亚 太尤其是中国区域来说，BDS中地球同步轨道卫星和 区域增强卫星的加入，使得星座分布更加合理，卫星 信号的稳定性得到了极大地提升。 如图1所示，在我国的南部地区，单一终端的卫 星捕获数量可以经常性的达到30颗以上，这就为精准 卫星定位更广泛的应用奠定了星座基础。 50卫星应用图1 GPS+GLONASS+BDS终端捕获星图2014年第8期 而在卫星方面的另一个重要趋势便是以GPS的L5和BDS的B3为代表的第三定位频段的加入。定位卫星的第三频段往往较另外两个频段的波长更长，具有一定的衍射效应，对于穿透透明膜层（如玻璃）、稀疏树叶等弱遮挡环境有着明显的效果提升。 此外，导航定位卫星的通信功能变得进一步增强。这对卫星定位的帮助或许有限，但这对位置信息的通信，尤其是在恶劣失联环境下的位置反馈有着突出的作用和巨大的实用价值。性能大幅提高，作业范围进一步增加，如图 3 所示， 在典型的城市环境中，多星定位的可用区域得到了极大地扩展。 二、差分源 众所周知，差分定位是现阶段实现精准定位最可靠、最主流的定位方式，而加入BDS后GNSS差分源的变革便对精准定位的发展意义重大。从目前的应用模式上看，一方面是基于CORS技术的北斗区域差分、广域差分地基增强应用范围不断扩展，另一方面则是北斗星站差分机制和卫星网络的筹划和设计建设。而在现阶段，大规模展开实用的是地基增强提供差分源的方式，见图2。图3 多星定位城市环境应用范围对比示意图其次，芯片、通信技术的发展，使得硬件平台的性能不断增强，使得用户在定位现场可以结合底图、位图作业，也使得现场的作业场景和后台的调度指令可以实现实时交互， 真正实现作业可视化，服务云端化，见图4。 图4 地理国情监测高性能精准定位采集系统示意图 图2 上海测绘院SHCORS系统网形图 及南方BDS子系统性能测试结论此外，硬件集成技术的不断发展，使得各种专业 设备得以在硬件层面和精准定位终端互联互通，实现多种组合的作业模式。例如：定位终端和激光测距仪的结合解决了卫星遮挡区域偏移测量的难题；精准定位终端和管线探测仪的结合，使得作业人员可以同时采集管线状况和管线位置数据（图5）。 而更加值得注意的趋势是，除了将定位终端高度集成一体化之外，另一种终端研发思路则是将精准定位功能小型化、模块化，再通过与民用智能终端（如手机、平板电脑等）互联（通过线缆、蓝牙、NFC等方式），结合研发出相应的后台服务APP，从而将精准位置充分开放给各种行业应用APP使用，实现原有民用终端的精准化。 2014年第8期 卫星应用在地基增强方面，除了原有的虚拟网络参考站、主辅站技术继续不断完善和成熟之外，BDS还为地基增强系统带来了更多的差分共用卫星，从而大大增加了差分作用的距离和稳定性；而多星联合解算差分数据的播发，也使得城市环境下的精准卫星定位应用成为可能。三、定位终端可以视为基础设施的卫星系统和地基增强系统相比，精准GNSS定位终端的发展显得更加的灵活和多样化。 首先，BDS的加入使得精准GNSS 定位终端的定位51 图5 精准定位终端与管线探测仪的结合应用 四、应用扩展 将上文中提到的卫星系统、差分源、定位终端的发展结合到一起，结合GIS的