现代卫星导航系统的技术特点与发展趋势

现代卫星导航系统的技术特点与发展趋势

王超

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摘要：本文基于现代卫星导航技术，重点分析了国内外卫星导航系统技术的特点，探寻其中的发展脉络与趋势，为专业人员强化卫星导航系统研究、创造推动社会发展的新产品提供参考。

关键词：卫星导航系统 技术特点 发展趋势

1 现代卫星导航系统的技术特点

当前，现代卫星导航系统的价值得到了全球范围内的普遍认同，多数国家都将现代卫星导航系统的建设放到了基础性的战略地位，针对于其的研究与开发也持续深入，在社会经济与国家安全中占据着更加重要的位置。为了分析现代卫星导航系统的技术特点，本文从国内外两个视角进行分别阐释。

1.1 国外现代卫星导航系统的技术特点

欧美发达国家应用现代卫星导航系统的历史较早，且相关的研究开发也相对成熟，已经形成了一套独有的技术模式，具体来说，国外现代卫星导航系统主要包括如下三个类型，其在技术特点上也存在着一定差异：

1. 1. 1. 美国GPS 系统

具备精确定位和连续性、完整性的特点，并适应国际社会的标准，且随着时间的推进，GPS系统的精度持续提升。

GPS 系统是应用最为广泛的现代卫星导航系统，其在美国本土及其他国家均受到了广泛的欢迎，也是历史相对长的现代卫星导航系统，其具有精确定位以及连续性、完整性的技术特点，且对于国际标准具有极强的适用性。近年来，随着卫星导航行业的变革，其精度也得到了持续的提升。

1.1.2 欧洲Galileo 卫星导航系统

该卫星系统具有多种服务模式，包括商业性、生命安全性和公共管理、搜救服务等。这些技术特点属于欧洲卫星系统的基本特点。

这一现代卫星导航系统的服务模式相对多元化，这也是其最显著的技术特点，主要包括商业性、生命安全性和公共管理、搜救服务等，在欧洲范围内得到了广泛的应用。

1.1.3 俄罗斯的GLONASS 系统

与GPS系统具有相似的系统构成、定位原理和服务方式，同样是由多颗轨道卫星构成。但是，在一定程度上，俄罗斯的GLAONASS系统的信号体制、坐标参考系统等存在显著差异，其能够满足俄罗斯对全球卫星导航技术的需求。

1.2 我国现代卫星导航系统技术特点

为满足国内对卫星导航系统的需求，国内构建北斗导航系统，其具有定位、测速、定姿态等多种功能，可用于陆海空的各类军民载体导航、定位、通信、测量等服务。随着信息技术的不断发展，北斗卫星导航系统，成为符合国情、独立、区域性和覆盖性强的卫星导航系统。

我国在现代卫星导航系统方面取得了举世瞩目瞩目的成就，北斗卫星系统强大的定位、测距、定姿态等多样化功能，实现了对陆海空各类军民载体导航、定位、通信、测量服务的全覆盖。随着我国科技水平的提升，北斗卫星导航系统与我国的社会发展需求保持了高度的一致性，成为符合我国国情的现代卫星导航系统，具有极高的适用价值，且在世界范围内的影响力也不短扩大。

1.2.1 第一代北斗卫星导航系统的技术特点

（1）快速定位。在第一代北斗卫星导航系统的运转过程中，一旦地面空间站接收到来自用户的响应，即可通过自动化的自动系统及时查询计算用户的坐标，并将反馈信息直接发送到用户响应的来源设备，可以实现信息的“无缝对接”，定位效率极强。

（2）实时导航。在用户设备移动的过程中，地面中心站可以获得用户的实时移动速度及方向，结合自带的地图数据库，能实现精准地导航，并向用户提供更加具体的路况信息，为用户寻找路线、确定方向提供便利。

（3）简短通信。在第一代北斗卫星导航系统中，每一位用户都拥有一个专属识别码，这些识别码是相互独立的，基于双向闭合回路的设计可以以实现用户的简短通信，基本能满足用户的交流需求。

1.2.2 第二代北斗卫星导航系统的技术特点

与第一代北斗卫星导航系统相比，第二代北斗卫星导航系统在技术特点上沿袭了多项优势，基于第一代的基础，逐步逐渐扩展成为5 颗静轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星，其具体的轨道倾角35°，高度21500km，周期12h55min。其具体特点是在第一代的特点基础上，实现三维定位、测速和高精度全球定位，短报文通信功能等，已经逐渐赶超美国GPS。在充分发挥第一代北斗卫星导航系统优势的基础上，实现了技术的优化与升级，可以达到三维定位、测速和高精度全球定位、短报文通信功能等，功能结构大大拓展，已经超越了美国的GPS 系统。同时，第二代北斗卫星导航系统的应用领域也得到了极大的延伸，可应用于交通运输、灾难救治、灾害播报等，实现了对各类社会生活的积极覆盖，对于稳定社会经济生活、为人民群众提供便利具有重要的意义。现阶段，我国石油、气象、交通运输等多个行业以及军事领域与北斗卫星导航系统的联系更加紧密，有效提高了这些部门的服务功能与工作效果。

2 现代卫星导航系统的发展趋势

现代卫星导航系统以其强大的现实功能，融入了社会生活的方方面面，成为多个领域的支撑性技术，在未来，现代卫星导航系统的创新发展必然也会成为推动各领域变革的强大动力。具体来说，现代卫星导航系统的发展趋势主要包括如下方面：

2.1 高精度、高效率终端与高抗干扰能力

现代卫星导航系统的革新使得cm、mm级的导航系统将逐渐取代传统的导航系统，从而优化位置服务的精准化水平、提高服务端水平。在现代卫星通信系统的未来发展中，各类接收器将向集约化的趋势发展，从而有效降低接收器的功耗，提高终端设备的反应速度。除此之外，抗干扰能力的增强也是现代卫星导航系统的发展特点，通过对电磁波进行传输格式处理，可以减少干扰因素的影响，提高现代卫星通信系统的安全性与可靠性；

2.2 广域增强技术的应用

通过发挥GEO 卫星的辅助功能，可以有效提高现代卫星导航系统的定位精度。在未来的发展个性中，广域增强技术的应用必将更加深入，可以实现对卫星导航系统时间的短时回报和矫正，在提高信息传输效率的同时，也保障了系统的精确程度。

为进一步增强卫星导航系统的功能，增强其定位精度，其具体手段是借助GEO卫星进行辅助。未来一段时间内，可借助卫星导航系统的广域增强技术，完成对卫星导航系统时间的短时回报和矫正，从而将信息传递到用户手中，在有效减少信息传递时间的同时，可大大提升民用卫星导航系统的精确度。在达到cm级的基础上，可保障系统的整体完整性与可用性。

2.3 导航星座自主导航与运行管理

导航星座自主导航与运行管理技术的完善，可以直接减少地球表面监控站的整体数量，这就在很大程度上节约了建设成本的投入，同时这也减少了信息注入的次数，直接提高了系统的运行效率。除此之外，借助于双向测距技术，可在卫星星历和时钟参数的基础上，进一步增强系统性能和精度。

该部分的技术发展与完善，对现代卫星导航系统的进一步完善具有十分积极的推动作用。借助这一技术，可有效减少地球表面监控站的整体数量，在降低成本的同时，可减少信息注入次数。此外，在借助双向测距的基础上，可完成对卫星星历和时钟参数的基础上，进一步增强系统性能和精度，其在未来一段时间内，仍旧是我国现代卫星导航系统的研究重点，对推动现代卫星导航系统发展具有十分积极的推动作用。

3 结束语

当前，国内外的卫星导航系统均取得了显著的成就，其在技术特点上存在差异，但都对社会生活提供了丰富的价值。在未来，现代卫星导航系统的革新仍然是一个热点话题，其未来发展趋势也将呈现出高集约化、高科技化的特点，这就要求相关研究与开发人员必须立足于原有系统的特点，把握国内外的技术动向，实现现代卫星导航系统的创新发展。

参考文献：

[1]刘艳亮，张海平，徐彦田，王铎.全球卫星导航系统的现状与进展[J].导航定位学报，2019，7(01)：18-21+27.

[2]刘春保.2018年国外导航卫星发展综述[J].国际太空，2019(02)：42-47.

[3].北斗卫星导航产品质量检测中心[J].现代导航，2019(01)：79.