目前,全球卫星导航产业应用偏于狭窄,仅应用于特定领域,普通人普遍感到陌生,使卫星导航产业应用深入到人类社会每一个角落并为之服务,更加便捷于每个人的生活,是一个全球性课题。
卫星导航产业发展方向是以个人消费为主,以运营服务为主。目前卫星导航产业应用狭窄,只可在特定领域使用,普通人对卫星导航领域普遍感到陌生。使卫星导航产业应用深入到社会每一个角落,便捷每一个人的生活,全球都在寻找解决办法。
图表 12 全球卫星导航系统比较
图表 13 “伽利略”卫星导航系统示意图
图表 14 日本计划的“准天顶”卫星系统的卫星轨道
图表 15 图表:日本计划的“准天顶”卫星系统的星下点轨迹
目前,全球卫星导航业正面临三大转变,即从单一GPS系统转为多星座并存兼容的GNSS(全球导航卫星系统);从以车辆应用为主的市场转为通信融合的以个人消费应用为主;从经销应用产品为主转变为运营服务为主。
自20世纪90年代以来,全球卫星导航系统以其速度快、效率高、测量定位精度高等一系列特点,深受各个行业数据采集和资源监测人员的青睐。
图表 16 AFLT结构示意图
图表 17 图表:AGPS结构示意图
图表 18 GPSONE原理示意图
从近年的情况考察,全球卫星导航系统有如下发展趋势。
向多系统组合式导航方向发展
为了摆脱对美、俄导航定位系统的依赖,世界各国、各地区和组织将纷纷建立自己的卫星导航定位系统,我国的北斗导航、欧盟的伽利略计划就在此列。可以预料,未来几年内将会出现多种系统并存的局面,这为组合导航技术的发展提供了条件。通过对全球定位系统、北斗、格罗纳斯、伽利略等信号的组合利用,不但可提高定位精度,还可使用户摆脱对一个特定导航星座的依赖,可用性大大增强,多系统组合接收机有很好的发展前景。
与惯性导航和无线电导航技术相结合
由于惯性导航是完全自主的导航系统,在全球定位系统失效的情况下,惯性导航仍可保持工作。在实际应用中,惯导系统和全球定位系统接收机之间存在三种耦合方式:松散耦合、紧密耦合和深度耦合。在深度耦合中,全球定位系统接收机作为一块线路板被嵌入到惯性导航的机箱内,这就是ECI系统。
此外,全球定位系统可与增强型定位系统(EPLS)相结合。EPLS是一种先进的无线电装置,它带有一定的自主导航能力。目前,已成功验证可以通过网络自动把全球定位系统转换到EPLS。
向差分导航方向发展
使用差分导航技术,既可降低或消除那些影响用户和基准站观测的系统误差,包括信号传播延迟和导航星本身的误差,还可消除人为因素造成的误差。
随着全球定位技术的发展,差分导航将得到越来越广泛的应用,将应用于车辆、船舶、飞机的精密导航和管理,大地测量,航测遥感和测图,地籍测量和地理信息系统,航海、航空的远程导航等领域。其本身也会从目前的区域差分向广域差分、全球差分发展,其导航精度将从近程的米级、分米级提高到厘米级,从远程的米级提高到分米级。
发展数字化铯钟技术
全球定位系统卫星在轨寿命主要取决于原子钟的寿命。每个卫星上装有3个原子钟,目前使用的是模拟铯钟,其性能预测困难,而且输出频率会随着卫星运行过程温度和磁场变化而变化,因此需要开发计算机控制的数字化铯钟,通过调整内部参数和补偿环境影响使铯钟性能达到最佳化。
未来卫星导航系统将以提高寿命,向多功能,多方向上发展,对寿命要求更高,而对技术要求也越来越高,GPS需要有更好的操作感和较高的可靠性,所以各国都在发展自己的卫星系统,但是一旦面临市场考验,就会要面临很大的成本压力,所以北斗导航系统的成功需要长时间的努力。
图表 19 GPS系统的总览与概况