导航系统的研究

如题所述

第1个回答  2016-05-18

(一)概述
北斗卫星导航系统﹝BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站,用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。
(二)发展历程
卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。
某北斗相关企业董事长在2012年9月24日举行的《首届中国卫星导航与位置服务年会》上透漏,自2011年7月份起,相关企业自发的组织了一个项目团队,完成了基于北斗的车载卫星导航系统产品,从而实现了北斗卫星导航在民用领域的初步探索,并达到了北斗卫星车载导航万台批次生产能量。
(三)建设原则
北斗卫星导航系统的建设与发展,以应用推广和产业发展为根本目标,不仅要建成系统,更要用好系统,强调质量、安全、应用、效益,遵循以下建设原则:
1、开放性。北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放,为全球用户提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作,促进各卫星导航系统间的兼容与互操作,推动卫星导航技术与产业的发展。
2、自主性。中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统,北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。
3、兼容性。在全球卫星导航系统国际委员会(ICG)和国际电联(ITU)框架下,使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作,使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。
4、渐进性。中国将积极稳妥地推进北斗卫星导航系统的建设与发展,不断完善服务质量,并实现各阶段的无缝衔接。
(四)发展计划
目前,我国正在实施北斗卫星导航系统建设,已成功发射两颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
(五)服务
北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
为使北斗卫星导航系统更好地为全球服务,加强北斗卫星导航系统与其它卫星导航系统之间的兼容与互操作,促进卫星定位、导航、授时服务的全面应用,中国愿意与其它国家合作,共同发展卫星导航事业。
1、定位
查找位置,依靠合成定位法。其方法是将路线单元按照数量和角度轮翻地不断相加。这个过程包括了误差的积累,但这些误差被不断地与数字地图(地图匹配)的道路位置相对照而得到补偿。由于有GPS卫星定位系统,车辆超出数字化道路网络范围的短途旅行或经海运或铁路运输后,导航系统仍然能正常导航,没有任何问题。
2、传感器
为查找位置,经常使用2个车轮传感器测定旅程和方向的变化,用地磁传感器测定旅行的绝对方向。
实质上,在数字地图范围以外的旅行,GPS定位系统修正大的传感器干涉,或确定重新进入储存道路网络的修正点。更现代化系统,仅需要一种简单的旅行信号,如经常利用速度决定汽车无线电的音量控制。方向的变化用偏航率传感器(陀螺仪)来确定。地磁传感器已是多余,现在已能通过来自CP信号的多普勒效应测定旅行的绝对方向。 1、姓名地址录
数字CD地图包含姓名地址录。因此目的地能够作为一个地址被登录,CD的所有地区目录(城镇、村庄)可用来查找要求的目标,依次列出存储的道路/街道的名字。为进一步准确地查明目的地,还可能找出道路/街道十字路口或街道号码。然而,显示出的门牌号仍然是非常有限的,因为要弄清这些数据的花费太大。一些驾驶员很少知道目的地的地址,例如飞机场、火车站、服务站台、汽车停车场和更多地方。由于这个原因,有分类地址录列出了这些人们经常关心处的地址(POIs)。利用这些地址登录甚至可能在车辆附近找到加油站。在地图显示上标明目的地或呼唤先前储存的地址是进一步的选择。
2、旅行指南
作为选择POIs的合理发展,CDs现在已可用作旅行指南,它是出版公司和数字地图制造商共同合作的结果。例如:这些CDs为能用来查找目的地附近的旅店。CDs信息还包括POIs的大小、价格和设施。 1、目的地选择
它必须能与驾驶员希望的路径计算相适应。在许多系统中,用行驶时间或行驶里程数进行优化配置。路径计算应注意到某些作业,如避免高速公路/汽车公路、摆渡连接和收费路段。一旦目的地确定后到达目的地的初次计算必须在半分钟内完成。如果驾驶员脱离推荐的路径,这就需要该系统进行路径的重新计算,仍然很快。要选择替代路径,驾驶员按一下按钮就可绕过拥塞路段向前行驶。
2、动态路径选择
自动地绕过交通阻塞地段行驶,可利用RDS-TMC编码交通信息的估算来实现。这些信息可以由RDS或GSM来接收。 1、路径的决策
路径指导是通过将车辆现在的位置同计算机计算的路径相比较来实现。从已经过的路段和将要继续行驶的路径进行全面分析后,系统即能决定驾驶员是否必须改变方向,还是继续沿着现在的路前行。
2、推荐路径和方向
路径和方向的建议、指导是首位并首先以声响提示。这样可使驾驶员按提示运行而不影响其操作。如在主视范围(仪表板)内有可能,则装上简单图形显示,驾驶员更能把握方向。声音和图形指示方向的简明性是路径指导质量的决定性因素。从显示地图中确定行驶方向并非首选,因为它会分散驾驶员的注意力。
3、动态路径
交通阻塞是借助交通信息码评估自动地绕行避开的。该信息码是在无线电数据系统的交通信息频道(RDS-TMC)中无声地传播的,与收音机节目平行发布。它们已纳入GSM服务中。 CD-ROM已经成为存储道路图的主要媒体。数据的存储结构是制造商的专有技术(保密)并显著地影响系统的性能。由于这个原因,目前市场上的CDs属于不同制造厂商各自的系统,互不兼容。正在努力使导航CDs标准化。
由于数字化区域的规模在发展,录制道路网的完整性和附加信息资源的不断增加,在可预见的将来CD-ROM的容量(最初看似如此巨大)将被消耗尽。数字通用光盘(DVD),其容量超过CD-ROM好多倍,肯定会成为其继任者。