北斗导航系统的应用领域研究

摘要：当前，GPS是军用和民用用户使用的最主要的GNSS，然而，随着新的系统的投入使用，用户有了多种GNSS可以进行选择，这些在大多数情况下免费和全球可用的GNSS信号将被用于改善那些由GPS开创的应用。

关键字：北斗导航系统；应用领域；研究

当前，GPS是军用和民用用户使用的最主要的GNSS，然而，随着新的系统的投入使用，用户有了多种GNSS可以进行选择，这些在大多数情况下免费和全球可用的GNSS信号将被用于改善那些由GPS开创的应用[1]。

经过三十多年的发展，GPS系统已经从最初的为导航定位目的而研发，发展到近期的成功应用于各个领域和行业，深入到人们的日常生活。GPS技术已经发展成为多领域，多模式，多用途，多机型的国际性技术产业。其应用领域包括大地测量与地球动力学研究、地质灾害检测与大坝大桥等大型工程建筑的安全监测、工程测量与摄影测量、海洋测绘、农林牧业的资源调查、旅游与野外考察、导航定位等。

1. 在大地测量中的应用

传统的大地测量受观测技术的限制，发展受到很大的影响，由于有了卫星定位系统，利用GPS测量技术，实现了很多高精度测量的突破，尤其是减少了测量的工作量，提高了测量的精度，减少了人力物力。利用GPS技术取代常规的测角、测距手段建立大地控制网，建立全球或国家的高精度GPS控制网，加密扩展地区性的地面控制网。目前我国的2000国家GPS控制网已经投入使用，全网一共布设2609个点，完全满足现代测量技术对地心坐标的要求。利用GPS建立区域性大地控制网，其特点是控制区域有限，边长短，观测时间短。因为GPS具有高精度、观测时间短、测站之间不需要通视、全天候作业、操作简单、能够提供三维坐标等优点，已成为我国建立区域大地控制网的主要技术手段。利用GPS技术可以在区域内建立新的地面控制网，检核和改善已有的老地面网并对老网进行加密，还可以进行拟合区域大地水准面。随着城市的发展建设，原有的地面控制网人为破坏严重，好多原有的控制点被破坏，并且控制点的密度已不能满足国民经济快速发展的需求。因此，GPS技术在当代国民经济建设中发挥了重要的基础性作用。

2. 在精密工程测量及变形监测中的应用

GPS的优点使它广泛应用于工程测量的各个领域，从一般的控制网测量（测图控制网、城市控制网、工程控制网）到精密控制网测量都表现出了极大的优势。近年来随着铁路和公路建设的高速发展，建设大跨度的桥梁和隧道贯通工程也迅速发展，利用GPS静态相对定位技术建立桥梁与隧道的施工控制网，既能满足工程精度的要求，又能提高功效，满足工程进度的要求。

在铁路公路等线路建设中，使用GPS来完成线路的控制测量，线路的定测和施工测量。其中，使用GPS的静态定位技术来做线路控制测量，线路的定测和施工测量以及线路工程中需要的小块面积的地形测量工作可以利用GPS RTK来完成。GPS RTK能以厘米级精度进行实时动态定位测量，具有速度快、节省人力物力等优点，在工程线路定测中取得良好的效果。利用GPS RTK技术进行地形数据采集具有快速、高精度、低成本的优点，尤其是对于小区域的地形数据采集有着广泛的应用，例如管线与铁路公路工程中的站址，输电线路工程中的塔址等地形测图，国土资源管理部门的土地资源调查、确定土地权属界址点的位置。

GPS应用于大坝、桥梁、高大建筑物等工程形变监测。水库或水电站的大坝。由于长期受水负荷的重压可能产生变形，危害坝体安全，这就需要对大坝形变进行连续精密的监测，以便随时掌握大坝的安全状况。桥梁长期承受车辆负荷，并且大型的长跨度桥梁长时间受风浪、海浪或河水冲击，同样会产生形变。现在高楼的建设高度愈来愈高，其安全也成为建设的重要问题，不仅在建设过程中要进行大楼的形变监测，在大楼投入使用后也要一直进行连续精密的形变监测。在这些形变监测中，利用GPS技术、计算机技术、数据通讯技术及数据处理分析技术进行集成，可以实现从数据采集、数据传输、管理到变形分析及预报的全自动化、实时监测的目的。

3. 在海洋测绘中的应用

海洋测绘包括海上定位、海洋大地测量和水下地形测量。海上定位主要是指在海上确定船舶的位置，即舰船导航。海洋大地测量主要是在海洋范围内布设大地控制网，进行海洋重力测量，这也是进行海下地形测量的基础性工作。其次，海洋测量也包括海洋划界、航道测量、海洋资源勘查等工作，并且还为海洋科学提供必要的技术手段。利用增强广域差分系统（WWAS），通过地球同步卫星（GEO）传递差分信号，由接收机天线识别、接收、解调地球同步卫星发送的差分信号，进行海上定位，并利用该系统发射C/A码测距信号，从而大大提高了系统的导航精度、可靠性和完备性。海洋大地控制网由分布于岛屿、暗礁上的控制点和海底的控制点组成。传统的测量技术由于受点间距离，通视条件以及复杂的海洋测绘环境等限制，无法建立大规模，高精度的海洋控制网。而GPS技术的应用成为建立海洋控制网的有效方法。

4. 在导航、授时方面的应用

陆地导航是GPS技术最早进入的领域，近年来导航技术飞速发展，也深入到人们生活的方方面面。

1）汽车导航。车载导航系统可以为汽车提供实时定位、导航，并且还可以提供各种道路、服务网点、安全系统等位置服务。

2）车辆管理。例如出租车、消防车、急救车、警车等，既可以为车辆提供导航定位服务，又可以使车辆管理部门实时掌握车辆动向，及时高效的调配车辆，提高资源利用效率，规范车辆管理和使用。

3）野外作业。为野外探险人员或工作者在陌生地带提供导航和定位服务，也为野外救援提供准确信息。

民用航空也是GPS卫星导航的重要用户。通过对飞机从起飞到着陆的连续监测导航，确保飞机航线的准确，保证了飞机在航线上的安全，

5. 结论：

卫星导航技术和产品在我国应用越来越广泛，虽然我们接收机的研制水平与西方发达国家还具有一定的差距。还需要大量的工作去完善产品的性能，不断推进技术创新，通过科学有效的检测方法来评定自主研发的高精度接收机国产产品的定位性能。