北斗導(dǎo)航與gps定位技術(shù)在航海定位中的對比分析

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1、北斗導(dǎo)航與GPS定位技術(shù)在航海定位中的對比分析　　摘要本文從北斗導(dǎo)航與GPS定位技術(shù)概述入手，分析了二者的原理，通過對比實(shí)驗(yàn)來對比了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)船舶定位和GPS導(dǎo)航船舶定位的精度，對比分析可知，作為我國自主研發(fā)的導(dǎo)航和定位技術(shù)，北斗導(dǎo)航航海定位有著一定的優(yōu)勢，其對于促進(jìn)航海技術(shù)的發(fā)展有著積極的意義?！　￡P(guān)鍵詞北斗導(dǎo)航；GPS導(dǎo)航；航海定位；對比　　中圖分類號P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1674-6708（2016）172-0100-02　　導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用價值在于定位位置、指導(dǎo)人們行進(jìn)線路，GPS定位技術(shù)是美國研發(fā)的在全世界第一個投入應(yīng)用的衛(wèi)星

2、導(dǎo)航系統(tǒng)，其各項(xiàng)技術(shù)相對成熟，系統(tǒng)性能穩(wěn)定。我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是一種能夠全天候提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息的導(dǎo)航系統(tǒng)，它的出現(xiàn)打破了GPS定位技術(shù)的市場壟斷，對于促進(jìn)我國導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展有著重要的作用?；谝陨希疚膶Ρ倍穼?dǎo)航與GPS定位技術(shù)在航海定位中的應(yīng)用進(jìn)行了對比分析，旨在進(jìn)一步促進(jìn)我國航海技術(shù)的發(fā)展。　　1北斗導(dǎo)航與GPS定位技術(shù)概述5　　北斗導(dǎo)航和GPS定位技術(shù)都屬于衛(wèi)星定位技術(shù)的范疇，由地球監(jiān)控設(shè)備、用戶終端以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組成，地球監(jiān)控設(shè)備的主要功能是將采集到的指令傳輸給衛(wèi)星系統(tǒng)，同時能夠?qū)πl(wèi)星狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，衛(wèi)

3、星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要功能是傳輸并轉(zhuǎn)發(fā)信號，用戶終端的主要功能是接收衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)來的信號，并對定位報文進(jìn)行解析，從而計算并確定自身地理位置。下面來簡要分析北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的原理?！　?.1北斗導(dǎo)航系統(tǒng)原理　　北斗導(dǎo)航位置定位有著主動性、精準(zhǔn)性和有源性的特點(diǎn)，能夠全雙工傳輸數(shù)據(jù)，但其到達(dá)區(qū)域有限，這就使得其服務(wù)范圍有著一定的局限性。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)由3部分組成：1）空間部分：空間部分主要由兩顆工作衛(wèi)星和一顆備用衛(wèi)星組成，衛(wèi)星與地球同步運(yùn)動，軌道高度為36000km，兩顆工作衛(wèi)星的坐標(biāo)分別為（80°E，0°）和（140°E，0°），備用衛(wèi)星的坐

4、標(biāo)為（110.5°E，0°），空間部分衛(wèi)星不具備導(dǎo)航電文發(fā)射功能，且沒有原子鐘，其主要功能是進(jìn)行地面中心站和用戶站的雙向信號中繼傳輸，覆蓋面積為地球面積的42%[1]；2）地面中心控制系統(tǒng)：主要由地面中心站、測軌站及數(shù)十個地面參考標(biāo)校站等組成，其中地面中心站配置了電子高程圖，主要功能包括衛(wèi)星定位、測軌以及調(diào)控衛(wèi)星等，對導(dǎo)航定位參量數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和校正，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶位置的精確測定；3）用戶終端：用戶終端指的是收發(fā)器，其帶有定向天線，能夠接收衛(wèi)星傳來的信號，并發(fā)射相關(guān)通信請求?！　”倍穼?dǎo)航系統(tǒng)定位工作過程如下：1）地面控制中心將詢問信號發(fā)送給空間部分

5、的兩顆工作衛(wèi)星；2）空間部分工作衛(wèi)星接收到詢問信號之后，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將詢問信號轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)區(qū)用戶；3）服務(wù)區(qū)用戶對其中一顆工作衛(wèi)星的詢問信號進(jìn)行響應(yīng)，同時將回應(yīng)信號發(fā)送給另一顆工作衛(wèi)星[25]；4）工作衛(wèi)星接收到響應(yīng)信號之后，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將響應(yīng)信號轉(zhuǎn)發(fā)給地面控制中心；5）地面控制中心對接收到的用戶響應(yīng)信號進(jìn)行解讀，明確用戶申請服務(wù)內(nèi)容，以數(shù)值地圖計算為基礎(chǔ)，對用戶所在地的三維坐標(biāo)進(jìn)行計算，之后將相關(guān)信息發(fā)送給空間部分工作衛(wèi)星；6）空間部分工作衛(wèi)星接收到坐標(biāo)資料或通信內(nèi)容等信息之后，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，從而實(shí)現(xiàn)定位?？梢钥闯?，在整個北斗導(dǎo)

6、航系統(tǒng)定位工作過程中，空間部分工作衛(wèi)星相當(dāng)于地面控制中心和用戶之間通信的中轉(zhuǎn)站。　　1.2GPS導(dǎo)航系統(tǒng)原理　　GPS導(dǎo)航系統(tǒng)主要由1個MCS主要控制臺、4個地表天線站以及6個監(jiān)控系統(tǒng)等3部分組成，用戶設(shè)備是GPS導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的最終目的地，通過接收機(jī)來接受GPS衛(wèi)星發(fā)送的信息，以GPS衛(wèi)星固定角度獲取測量衛(wèi)星，并跟蹤捕獲衛(wèi)星數(shù)據(jù)，獲取導(dǎo)航報文，最后計算出用戶設(shè)備的定位數(shù)據(jù)，例如經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、速率數(shù)據(jù)等。　　當(dāng)前GPS定位技術(shù)方法種類繁多，但原理基本一致，都是以GPS衛(wèi)星為測量中心點(diǎn)，至少需要4顆衛(wèi)星，確定為衛(wèi)星坐標(biāo)，進(jìn)行空間距離的后方交會，通過數(shù)

7、學(xué)建模方法來進(jìn)行定位[3]。根據(jù)GPS衛(wèi)星的運(yùn)動狀態(tài)可以將GPS定位算法分為動態(tài)定位算法和靜態(tài)定位算法兩種，根據(jù)參考物選取可以分為相對定位算法和單點(diǎn)定位算法兩種，一般采用偽距法進(jìn)行定位計算，此外，載波相位測量以及多普勒定位等方法也可以在GPS定位中應(yīng)用?！　?北斗導(dǎo)航與GPS定位技術(shù)在航海定位中的實(shí)驗(yàn)對比5　　對北斗導(dǎo)航和GPS導(dǎo)航在航海定位中的應(yīng)用進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，以AIS船載自動識別系統(tǒng)為基礎(chǔ)，獲取船舶航行過程中的相關(guān)信息或信號，例如海岸基站信息、周圍船舶信息等，并將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)給岸上終端系統(tǒng)[4]。在此過程中，AIS船載自動識別系統(tǒng)會將搜集到

8、的信息傳輸?shù)奖倍穼?dǎo)航衛(wèi)星或GPS導(dǎo)航衛(wèi)星上，經(jīng)過衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)控制中心?？刂浦行睦肁IS解碼、多基站信息融合等技術(shù)來處理船舶航行信息，并將其存儲到數(shù)