現代衛星導航系統的技術特點與發展趨勢

文/張增娜

1 現代衛星導航系統的技術特點

當前，現代衛星導航系統的價值得到了全球范圍內的普遍認同，多數國家都將現代衛星導航系統的建設放到了基礎性的戰略地位，針對于其的研究與開發也持續深入，在社會經濟與國家安全中占據著更加重要的位置。為了分析現代衛星導航系統的技術特點，本文從國內外兩個視角進行分別闡釋。

1.1 國外現代衛星導航系統的技術特點

歐美發達國家應用現代衛星導航系統的歷史較早，且相關的研究開發也相對成熟，已經形成了一套獨有的技術模式，具體來說，國外現代衛星導航系統主要包括如下三個類型，其在技術特點上也存在著一定差異：

1.1.1 美國GPS 系統

GPS 系統是應用最為廣泛的現代衛星導航系統，其在美國本土及其他國家均受到了廣泛的歡迎，也是歷史相對長的現代衛星導航系統，其具有精確定位以及連續性、完整性的技術特點，且對于國際標準具有極強的適用性。近年來，隨著衛星導航行業的變革，其精度也得到了持續的提升。

1.1.2 歐洲Galileo 衛星導航系統

這一現代衛星導航系統的服務模式相對多元化，這也是其最顯著的技術特點，主要包括商業性、生命安全性和公共管理、搜救服務等，在歐洲范圍內得到了廣泛的應用。

1.1.3 俄羅斯的GLONASS 系統

GLONASS 系統與美國GPS 系統在服務形式、系統構成、定位原理等方面具有很大的相似性，且兩者均依托于多顆軌道衛星來實現系統運轉。但值得注意的是GLONASS 系統在信號體制、坐標參考系統等方面具有獨特性，這也符合俄羅斯國家定位的現實狀況。

1.2 我國現代衛星導航系統技術特點

我國在現代衛星導航系統方面取得了舉世矚目矚目的成就，北斗衛星系統強大的定位、測距、定姿態等多樣化功能，實現了對陸海空各類軍民載體導航、定位、通信、測量服務的全覆蓋。隨著我國科技水平的提升，北斗衛星導航系統與我國的社會發展需求保持了高度的一致性，成為符合我國國情的現代衛星導航系統，具有極高的適用價值，且在世界范圍內的影響力也不短擴大。

1.2.1 第一代北斗衛星導航系統的技術特點

（1）快速定位。在第一代北斗衛星導航系統的運轉過程中，一旦地面空間站接收到來自用戶的響應，即可通過自動化的自動系統及時查詢計算用戶的坐標，并將反饋信息直接發送到用戶響應的來源設備，可以實現信息的“無縫對接”，定位效率極強。

（2）實時導航。在用戶設備移動的過程中，地面中心站可以獲得用戶的實時移動速度及方向，結合自帶的地圖數據庫，能實現精準地導航，并向用戶提供更加具體的路況信息，為用戶尋找路線、確定方向提供便利。

（3）簡短通信。在第一代北斗衛星導航系統中，每一位用戶都擁有一個專屬識別碼，這些識別碼是相互獨立的，基于雙向閉合回路的設計可以以實現用戶的簡短通信，基本能滿足用戶的交流需求。

1.2.2 第二代北斗衛星導航系統的技術特點

與第一代北斗衛星導航系統相比，第二代北斗衛星導航系統在技術特點上沿襲了多項優勢，基于第一代的基礎，逐步逐漸擴展成為5 顆靜軌道衛星和30 顆非靜止軌道衛星，其具體的軌道傾角35°，高度21500km，周期12h55min。在充分發揮第一代北斗衛星導航系統優勢的基礎上，實現了技術的優化與升級，可以達到三維定位、測速和高精度全球定位、短報文通信功能等，功能結構大大拓展，已經超越了美國的GPS 系統。同時，第二代北斗衛星導航系統的應用領域也得到了極大的延伸，可應用于交通運輸、災難救治、災害播報等，實現了對各類社會生活的積極覆蓋，對于穩定社會經濟生活、為人民群眾提供便利具有重要的意義。現階段，我國石油、氣象、交通運輸等多個行業以及軍事領域與北斗衛星導航系統的聯系更加緊密，有效提高了這些部門的服務功能與工作效果。

2 現代衛星導航系統的發展趨勢

現代衛星導航系統以其強大的現實功能，融入了社會生活的方方面面，成為多個領域的支撐性技術，在未來，現代衛星導航系統的創新發展必然也會成為推動各領域變革的強大動力。具體來說，現代衛星導航系統的發展趨勢主要包括如下方面：

2.1 高精度、高效率終端與高抗干擾能力

現代衛星導航系統的革新使得cm、mm級的導航系統將逐漸取代傳統的導航系統，從而優化位置服務的精準化水平、提高服務端水平。在現代衛星通信系統的未來發展中，各類接收器將向集約化的趨勢發展，從而有效降低接收器的功耗，提高終端設備的反應速度。除此之外，抗干擾能力的增強也是現代衛星導航系統的發展特點，通過對電磁波進行傳輸格式處理，可以減少干擾因素的影響，提高現代衛星通信系統的安全性與可靠性；

2.2 廣域增強技術的應用

通過發揮GEO 衛星的輔助功能，可以有效提高現代衛星導航系統的定位精度。在未來的發展個性中，廣域增強技術的應用必將更加深入，可以實現對衛星導航系統時間的短時回報和矯正，在提高信息傳輸效率的同時，也保障了系統的精確程度。

2.3 導航星座自主導航與運行管理

導航星座自主導航與運行管理技術的完善，可以直接減少地球表面監控站的整體數量，這就在很大程度上節約了建設成本的投入，同時這也減少了信息注入的次數，直接提高了系統的運行效率。除此之外，借助于雙向測距技術，可在衛星星歷和時鐘參數的基礎上，進一步增強系統性能和精度。

3 結束語

當前，國內外的衛星導航系統均取得了顯著的成就，其在技術特點上存在差異，但都對社會生活提供了豐富的價值。在未來，現代衛星導航系統的革新仍然是一個熱點話題，其未來發展趨勢也將呈現出高集約化、高科技化的特點，這就要求相關研究與開發人員必須立足于原有系統的特點，把握國內外的技術動向，實現現代衛星導航系統的創新發展。