gps应用前景展望

gps应用前景展望（精选8篇）

1.gps应用前景展望 篇一

中国地基GPS气象应用站网建设展望

地基GPS探测大气具有探测精度高、时间分辨率高、不需要标定、设备可综合利用等诸多优点,随着中国GPS地面基准站网的建设,在将来的基准站网的气象应用方面,可分为两个层次:覆盖全国的、站间距离约100km的国家级GPS大气探测网,主要监测天气尺度的水汽分布和变化,以及电离层电子密度分布;在一些经济发达的地区,建立站间距约10～40km的中尺度GPS大气探测网,主要任务是监测中尺度水汽场及变化,并利用层析技术获取中尺度水汽廓线.在将来的站网建设时,将主要把国家、地方各部门的基准站网和气象部门的站网相结合,来满足气象部门的业务需要.气象部门的.建设,将依赖于中国气象局的业务技术体制,特别是通讯和业务运行体制,面向应用,以期利用该项技术提高气象预报的精度和时效,进行空间天气的监测和气候的监测预测.

作 者：曹云昌 方宗义 夏青 赵志强 Cao Yunchang Fang Zongyi Xia Qing Zhao Zhiqiang 作者单位：曹云昌,方宗义,夏青,Cao Yunchang,Fang Zongyi,Xia Qing(国家卫星气象中心,北京100081)

赵志强,Zhao Zhiqiang(中国气象局监测网络司)

刊 名：气象 ISTIC PKU英文刊名：METEOROLOGICAL MONTHLY年，卷(期)：32(11)分类号：P4关键词：GPS气象 基准站网 布局

2.gps应用前景展望 篇二

在目前的土地测绘项目中, GPS也已被其广泛的应用, 同时GPS在城市的规划、资源的勘探管理及石油地质的勘测领域都够必不可少的发挥了作用。而全球定位系统的精度高、速度快及效益好等优点, 让它在土地测绘的领域应用的效果非常的好。

1 GPS在土地测量中的应用1.1 GPS应用于控制测量

目前, 随着GPS技术的快速发展, 土地测绘工作也产生了革命性的发展及变化, 同时也给土地测量工作中的控制的测量带来了巨大的革命。全球定位技术在土地的控制测量中的应用的好处是不要求通视的, 如此, 就能避免常规土地的控制下的局限性, 即点位的选取。根据全球定位技术在全国几个省市地区对土地控制测量的应用结果中, 得到了以下几个方面的分析:

1) 测控中对精度与密度的认识。首先, 在土地测量中最主要的任务就是对整个地区进行控制的测量, 并且是图件和测绘土地的数据的基础的工作。其次就是对于土地控制的网点密度和精度, 它的主要的功用是, 满足土地权属的范围内界址点的服务。对于土地的控制的网点密度和全球定位系统土地网的分类, 可按照测量区的范围以及先后次序这两个标准来划分, 即基本网、加密网。首先, 面对控制较大的测量区和点密度来说, 基本网的标准基本上的要求是城市三至四等边长。其次, 对于加密网的点密度, 基本要求是5级的小三角网或导线。在实践中得出各级网可视的设计以及布置需要分期来布设, 或者说一次性的混合布设, 从而达到所需要的密度。

2) 基于GPS土地控制网优化的讨论。在经典三角测量方法中一样有其控制网, 在它的控制网中, 对成本、可靠性和精度等准则最优化的设计的研究已经有了许多应用的实效的和成果了。GPS观测相比于经典观测, GPS技术就会有其好的特点, 比如说, 随机的模型和复杂的函数。虽然全球定位系统技术有多样灵活的布网的优势, 及高的精度和速度快, 但是全球定位系统土地的控制网设计中也相应存在了一定优化的问题。在全球定位技术观测的过程中, 基线的观测向量根本不会受到潭视的条件限制, 这个优势就能为全球定位系统网的优化设计提供可行的重要的有利条件。全球定位网主要的误差来源有粗差和系统误差等模型的误差, 而精度以及可靠性这两个指标, 决定着GPS技术网的坐标参数估值是否会受观测偶然误差的影响, 除此之外还有辩识和抵制GPS技术网模型误差的影响能力。所以在GPS网优化设计的过程中, 我们必须要考虑到几个必要的条件, 即仪器标称精度、规程要求精度以及网的可靠性准则等。因此, 我们可以采用机助模拟法等方法, 对GPS网的观测量的增减以及图形结构等方面来进行优化设计。

3) 位置基准点的偏差影响。如果采取了常规办法来对城镇的土地的控制网进行布局设设计, 这种办法的位置基准点是取用附近的国家控制点, 当以其为精确基准, 就会得到一个以起算点是假定坐标值的点, 这样一个独立的坐标系就这样建成了。但是当全球定位技术代替常规测量, 用全球定位技术建立土地的控制网以后, 从而通过全球定位系统中定位会得到一个坐标之差 (坐标系WGS-S4中一个坐标之差, 而且是三维坐标之差) , 因此全球定位系统网的网形 (参考了椭球面的网形) 参考了椭球的位置的基准和面。如果经度的方向上位置的基准有所偏差了, 而这种的偏差会使得全球定位系统网发生了旋转, 且产生了整体旋转, 为此我们不必担心, 因为, 一定范围内的高差较小的全球定位系统网, 而位置的基准具体到了经纬度的方向上, 所能够产生的偏差 (一般指的是100米以内的) 对于投影到椭球上的网形所产生的影响基本上是可以忽略的。但是对于高差较大的全球定位系统网, 就必需的要求有精确起算的数据。对于在位置的基准的重要性上, 在高程的方向上所产生的偏差, 它会使投影到椭球的面上的全球定位系统网的尺度发生了变化, 因此我们就一般的采用常规方法来精确和弥补测定的高程。

4) 在土地细部测量中采用GPS技术。在土地调查中, 土地细部测量是其重要的并且不可分割的一部分, 它的功能有:测定出每快土地权属的界址和测量出线、点、数量、形状及位置等基本的情况。从土地的调查规程中我们可以得出, 土地的细部的测量是必须建立在土地的平面的控制测量基础上的, 一般允许的误差要求在很小的范围。误差范围比较小的精度的要求则就需要利用全球定位系统的RTK的技术才能够满足, 因此我们的建议就是这项技术应该应用布设在全球定位系统点的部分测量区。

2 在动态监测中应用手持式GPS接收机

手持差分型全球定位系统接收机具有六个通道的, 而且能够记录线、点、面等的数据, 同时也能够跟踪八颗的卫星和能存储重要的信息, 即能记录三维的全球定位系统位置数据及属性特征。而轻便灵活便是手持差分型GPS接收机的一大特点。在土地的利用动态的监测过程中, 我们通常取用手持式的差分型的全球定位系统接收机, 基准站只需要其中一台手持式的全球定位系统接收机, 其通过相位的平滑的伪距差分方法就能算出流动站位置, 然后确定其位置。全球定位系统定位的结果即给土地动态监测提供所需要的数据。

3 RTK技术在建设用地勘测定界中的应用前景

RTK技术, 即实时动态定位技术, 其优点有很多, 一般我们利用其进行勘测定界放样, 这样就能够很好的避免其它放样方法的复杂性, 同时也简化了相应的工作程序, 对线性的工程和特大的工程的放样, 特别的具有效果及实用性。RTK是基于载波相位的实时动态的差分定位, 它是GPS定位的一种最新的技术, 其实时性处理精度非常高, 因此, 它能够满足建设用地勘测精度的要求。RTK是由多个基准站, 电台、电子手簿、放大器、数据通讯天线主机、GPS天线等通过合理架构而成。RTK能同时接收基准站所发送的改正的信息和卫星发送的信息, 经过了解码和处理, RTK会自动的给出定位数据 (数据为cm级的精度) 。最后RTK会利用计算机的随机软件把定位数据发送到电子手簿, 以供实地的勘测定界和放样。

摘要：在如今信息化的社会中, GPS (全球定位系统) 是最活跃以及发展最迅速的科技之一, 如果其能够和GIS (地理信息系统) 进行有机结合, 结合所构成的产物就一定会成为处理信息和收集信息最强有力的工具。当前GPS技术已经被广泛应用于土地测绘中, 并且发挥着极其重要的作用。本文于GPS中的RTK (实时动态定位) 技术在土地测绘中的应用以及前景预测的基础上, 做出了详细的分析。

关键词：GPS,土地测绘,RTK

参考文献

[1]杨冬梅, 杨永.GPS在工程测量中的应用[J].科技传播, 2011.

[2]赖高望.论GPS对土地测绘的控制与应用.广东科技, 2007.

3.中国GPS民用市场前景广阔 篇三

“借助卫星导航定位系统(GPS)，司机就可以很容易地按照系统提示到达目的地，再也不会迷路。”中国科学院软件研究所副所长、国家卫星导航应用系统设计与集成工程研究中心副主任李磊在天津举行的“信息化与新型工业化道路论坛”上说。

卫星导航应用是指利用卫星导航系统提供的位置、速度及时间信息对各种目标进行定位、导航及监管。作为国际八大无线产业之一和全球发展最快的三大信息产业之一，卫星导航系统可以广泛应用于农业、环境监测、机械控制、旅游探险和航海航空航天等领域。

李磊认为，中国汽车产业的迅猛发展以及中国获得2008年奥运会和2010年世博会的主办权，为卫星导航产业民用化提供了巨大的市场需求。

交通部的统计显示，目前中国有430万辆货运车、170万辆客运车、90多万艘船只需要加装卫星导航系统。同时，新车选装系统的需求量增长迅速。2005年中国汽车需求将超过550万辆。今后几年内地汽车对卫星导航系统需求量将以每年20％以上的速度迅猛发展。

目前，中国政府正大力推动卫星导航定位系统在民间应用。中国拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统最近得到了国务院和中央军委的批准，将进入民用领域。

李磊介绍，与美国GPS系统单向传递信息相比，北斗系统的优势在于具有短信息双向通讯功能，中心站可以马上联系到所有的终端，这对车辆监管、调度以及船舶救险至关重要，更加适合物流企业、铁路、船舶、长途车辆使用。

2002年10月，中国研制的第一份具有自主知识产权，符合汽车工业标准和中国法律的汽车自主导航电子地图产品已投放市场。预计到2005年，该系统将覆盖全国大部分地区。

今年10月，固定投资超过1.55亿元的国家卫星导航应用系统设计与集成工程研究中心正式成立，负责制定国内卫星导航市场的标准和进行相关的研发工作，并着力推动中国卫星导航产业民用化。

预计到2005年，中国卫星导航应用市场规模将超过百亿元，应用产品产值达到80亿元，导航运营服务产值超过20亿元。

4.GPS高程拟合应用精度分析 篇四

GPS高程拟合应用精度分析

全文分析了GPS高程系统与我国现行高程系统的区别与联系;叙述了GPS高程拟合常用方法,对影响GPS高程拟合精度的因素进行了分析,提出了提高精度的方法.

作 者：卢涛 LU Tao 作者单位：内蒙古煤田地质局,勘测队,内蒙古,呼和浩特,010000刊 名：内蒙古煤炭经济英文刊名：INNER MONGOLIA COAL ECONOMY年，卷(期)：“”(2)分类号：P228关键词：GPS 高程拟合 精度分析

5.GPS在物流中的应用 篇五

1项目背景及GPS集成方案

1.1项目背景

公司拥有100多家物流服务商，所有运输业务均委托第三方物流服务商承担，20xx年运量达1700万吨。公司组织开发了物流信息系统(以下简称LIS)，能通过LIS及时掌握产品待装、在途、到货等不同阶段的信息，为掌握在途产品的实际流向和动态,公司从20xx年初开始推广GPS项目。

1.2GPS运营服务商选择

由于公司物流服务商分布在全国大部分区域,点多线长面广,物流服务商并不长期固定，有些物流服务商在业务运作时使用非自有车辆，这些车辆也时常变化，还有些物流服务商同时为多个业主提供服务，而其他客户并不愿意与公司分享相关运输信息等等原因，项目实施中存在着较大困难。如要求所有物流服务商全部新装公司GPS平台的车载终端，必将增加业务运作成本。因此，要选择一家实力较强，能提供全国范围内GPS监控平台服务的GPS运营商，同时为公司与物流服务商提供服务。最终，公司选择了中国移动-同方锐安作为了GPS合作伙伴，由对方以中国移动为平台，开发了“e物流”平台。

1.3“e物流”平台与LIS的集成

对企业的物流管理者来说，最关心的是车辆的定位信息、车速、运行轨迹，通过这几个数据可以确定车辆是否按照指定流向、既定线路并准时送达客户，物流管理者可以通过“e物流”平台提供的标准调用接口，在LIS中实现地图方式和文本方式定位信息的展现，大大提高了物流服务商、企业不同层面的物流监管需求。

“e物流”平台具有标准对外接口，用于支持与LIS系统的互联互通。接口以webservices的形式提供。LIS系统向“e物流”发出请求，“e物流”返回相应的结果。LIS中只保存到达检测结果，其余任何位置信息数据都不保存，需要时从e物流实时获取。

2GPS应用情况

2.1GPS报警点设置

为达到利用GPS数据对运输工具是否准时、按要求送达收货地点进行自动判断的.目的，公司开发启用了“GPS报警”功能，通过预设的四种文本报警信息如“未入网无数据”、“已入网无数据”、“未到达目的城市”、“已到达目的城市”来反映承运工具是否到达了指定的“目的城市”。所有“GPS报警”信息在LIS中以文本形式展现。

GPS后台对承运工具行驶轨迹进行自动检测，若承运工具静止状态超过30分钟，GPS后台判断该停留地点可能为卸货地点，该卸货地点必须在“卸货日期”当天定位在“目的城市”范围内。若物流委托单的“目的城市”为县级市、区或镇时，物流信息系统自动需将该县、区、镇归结到其所在的上级地级市范围，再与GPS电子地图进行比对。由于电子地图的精度问题，目前“GPS报警”监控的区域精度只能是“地级市”。

2.2“GPS报警”原因分析

20xx年4-8月份，公司GPS报警原因主要如下：

(1)“未入网无数据”报警占40%，主要原因是部分承运车船未安装GPS或未与我公司GPS运营服务商签订转发协议;另外少量报警是由于承运商录入车号不规范所致。

(2)“已入网无数据”报警占15%，此类报警很难区分GPS设备终端未能正常工作的原因是人为因素还是GPS设备自身故障，是监控工作中的难点。

(3)“未到达目的城市”报警占5%。主要原因有承运商录入“卸货日期”不符合实际日期(提前或推后)、误填了短驳车辆而非实际送货车辆等。另外，由于GPS电子地图区域边界无法做到清晰化，当送货区域位于两个相邻地级市之间时容易出现GPS误报警。

(4)“无法连接平台”或“空白”的报警占0.5%，是因为承担数据转发的电脑故障或网络原因造成系统无法与GPS数据库连接。一般经过手工处理后可获得报警信息。

2.3改进措施

通过对报警原因进行分析，发现大多数问题属于管理与操作的问题，需从管理上予以加强。

第一，建立GPS应用管理制度，规范GPS入网流程、明确GPS服务商、物流服务商及公司各单位职责。

第二，完善运输工具资源库，对不具备入网监控条件的车辆和船只要求限期整改，否则进行清退。

第三，加大GPS管理及应用的考核力度，将考核结果与承运商的承运量挂钩。

第四，GPS服务商从技术上进行升级，将GPS电子地图的判别精度提升至县级或城镇级。

通过一年时间的努力，20xx年底，公司GPS应用率达到了90%以上。

3GPS深化应用思路

目前，公司已通过GPS系统实现了产品流向和运输动态监控。笔者认为，可继续在以下三方面进一步深化GPS应用。

(1)通过GPS确定运输轨迹，对运距进行回归分析，为运输定价机制提供数据分析的依据。

(2)将e平台信息通过接口引用到客户平台，让客户可根据销售订单号查询我公司配送产品实时位置信息，从而更合理的安排自己的生产进度，降低原材料库存。扩大GPS平台覆盖范围，鼓励客户将自提运输工具的轨迹信息传递到GPS平台。

6.GPS技术在鸳鸯湖矿区的应用 篇六

GPS技术在鸳鸯湖矿区的应用

鸳鸯湖矿区位于宁夏回族自治区宁东煤田,该次GPS作业利用3个三等三角点作为起算数据,2个四等三角点作为检核数据,进行网平差及高程拟合.外业数据质量检验结果表明其重复基线及同、异步环闭合差均小于限差,符合规范要求.内业数据处理采用广播星历网基线处理,无约束平差、约束平差基线分量改正绝对值均小于限差值.6个水准点的网平差高程拟合结果证实GPS高程精度优于三角高程.测量成果经宁夏测绘产品质量监督检查站检查,成果精度达到<全球定位系统(GPS)测量规范>(GB/T18314-2001)的有关精度要求.说明鸳鸯湖矿区清水营井田GPS控制网的成果可靠.

作 者：杜继宗 Du Jizong 作者单位：宁夏同族自治区煤田地质局,宁夏,银川,750002刊 名：中国煤炭地质英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA年，卷(期)：200921(6)分类号：P228.4关键词：GPS技术 高程拟合 同、异步环闭合差 无约束平差 二维约束平差 鸳鸯湖矿区

7.gps应用前景展望 篇七

全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)在导航领域中有着重要的作用。GPS能够为全球提供全天时、全天候的位置、速度和时间信息,精度不随时间变化。INS是一种完全自主的导航系统,它具有不易受到外界电磁干扰、高数据率、姿态信息等优点。然而,在实际应用中,GPS和INS各自的缺点也限制了它们的应用:单天线GPS提供位置、速度信息但不能提供载体的姿态信息;并且GPS较低的数据更新率不能满足动态变化范围较大的应用;此外,虽然GPS在全球范围内可用,但当信号受到干扰或可见卫星被遮挡时,会造成GPS的失效。另一方面,INS作为自主导航系统,在短期内有很高的定位精度,但由于惯性器件误差的影响,其定位精度随时间的增长而急剧恶化,因此无法长时间单独工作。高性能的惯性器件能大大提高INS的定位精度,但政策法规的限制和昂贵的价格阻碍了INS的发展。

由于GPS和INS具有互补性,二者组合能达到性能的超越。组合后的优点表现为:对惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、惯导系统高度通道的稳定等,从而可以有效提高惯导系统的性能和精度;而对GPS接收机,惯导系统的辅助可以提高其跟踪卫星的能力.提高接收机的动态特性和抗干扰性。因此,GPS/INS可以构成一种比较理想的导航系统,其精度、完好性、可用性及连续性等导航性能均优于单一系统。

二、GPS/INS的组合模式分析比较

GPS与INS的组合导航主要有三种模式:松耦合、紧耦合、超紧耦合。由于紧耦合是一个相对较宽的概念,因而在部分文献中将超紧耦合结构和紧耦合结构统一称为紧耦合。由于超紧耦合是一个较新的概念,在实际应用中,普遍认为只要INS能够辅助卫星信号的跟踪和捕获,就将两者之间的组合方式认为是超紧耦合。

松耦合是最简单的组合模式,在此模式下,INS和GPS接收机各自独立工作,将二者的位置、速度差作为组合滤波器输入,组合滤波器一般采用Kalman滤波器或其扩展形式,对INS的速度、位置、姿态以及传感器误差进行最优估计,并反馈给INS进行修正,如图1所示。该组合方式结构简单,易于实现,使定位连续性和可靠性大大提高,并使INS具有动基座对准能力。其缺点在于至少要存在4颗卫星才能得到GPS的导航信息来对滤波器进行更新。此外,如果GPS接收机采用自己的Kalman滤波器求解其位置和速度,这种组合导致滤波器的串联,使组合导航观测噪声时间相关(有色噪声).不满足Kalman滤波器观测噪声为白噪声的基本要求,严重时可能使滤波器不稳定。

紧耦合是一种相对复杂的组合模式,其原理为根据GPS接收机收到的星历信息和INS输出的位置和速度信息,计算相应于INS位置的伪距和伪距率,与GPS接收机测量得到的伪距和伪距速率的差值作为组合滤波器的输入,估计出INS系统误差并进行校正,如图2所示。与松耦合相比,紧耦合除能获得更高的精度外,最大的好处是在可见星的个数少于4颗时也可以使用。然而紧耦合计算量大并且需要建立复杂的系统模型和观测模型,越大的状态量维数会增加滤波器收敛的时间。

超紧耦合方式相对于松耦合和紧耦合是更复杂的组合方式,超紧耦合除了需要完成松耦合或紧耦合方式的处理工作以外,同时使用校正后的INS速度信息对接收机的载波环、码环进行辅助跟踪,使接收机不仅从信道中,还可从INS信息中校正多普勒频移导致的误差,从而减小环路的等效带宽,增加GPS接收机在高动态或强干扰环境下的跟踪能力,如图3所示。与松、紧耦合方式比较,INS信息辅助信道相关器捕获,信号失锁后具有更好的再捕能力;INS信息辅助抑制噪声和误差检测,具有更优的定位精度;此外,超紧耦合方式不仅在高动态和强干扰条件下性能优异,而且对多径效应有较好的抑制能力和校正作用。然而,超紧耦合需要深入到接收机内部,甚至涉及到内部码环载波环电路的重新编排,在结构或算法方面与松、紧耦合相比都更加复杂,也成为今后耦合导航的研究热点。

三、国内外GPS/INS组合导航的研究现状

国外研究人员对惯性导航与GPS不同的组合导航方案有着大量的研究,自20世纪80年代起,美、英、法等国的军方和一些民用部门开始对组合系统GPS/INS表现出兴趣,一些主要的惯导制造厂家,纷纷投入力量研制GPS/INS组合导航系统;一些无线电设备制造公司,也与惯导生产厂家合作,向这种组合系统提供GPS接收机。1985年,Honeywell公司与Stanford公司合作,开始研制商业领域的组合系统。1986年至1987年,在Honeywell公司、波音公司、Aerospatial公司的联合飞行试验中,组合导航达到了很好的效果,这段时间的GPS与INS组合导航的研究与应用集中于简单而易于实现的松耦合中。

针对GPS/INS紧耦合模式,国外早在1990年左右就进行了系统的研究实验,并在1997年开始应用,多应用于军事领域。超紧耦合导航模式直到20世纪末才受到极大的关注,其中Draper实验室Gustafson等人早在2000年明确了超紧耦合方式,提出了扩展范围码跟踪环的GPS/INS超紧耦合方法,以提高接收机的抗干扰能力,并采用仿真的GPS射频和惯导数据验证了这一方法。美国的斯坦福大学和明尼苏达大学对于INS辅助GPS接收机载波跟踪环路研究工作比较深入,如美国的斯坦福大学的SantiagoAlban和Minnesota大学的Demoz Gebre等人对超紧耦合下的MEMS-IMU (微机电系统-惯性测量器件)辅助GPS的跟踪捕获回路进行了分析和研究,认为在低成本的IMU (惯性测量器件)辅助下,接收机的搜索带宽可由传统的15Hz减小到3Hz,增强了抑制噪声的能力。同时,从事导航产业的几大公司,如美国L3IEC公司、雷神公司等,也都建立了各自基于GPS/INS的超紧耦合耦合导航测试平台和系统。

国内对于GPS/INS组合导航起步较晚。由于国内对松、紧耦合的研究仅限于以研制生产惯性器件为主的大学、研究所或企业,他们对接收机内部了解程度不够,客观上限制了在超紧耦合方面的研究和应用,所以在惯性导航组合产品上我国大多停留在松耦合或常规紧耦合组合模式。此外受限于试验及研究条件,对GPS/INS超紧耦合的研究基本上都处于理论介绍以及仿真分析阶段,并没有得到具体物理工程试验验证,距离实际工程应用的差距较大。就笔者看来,紧耦合和超紧耦合的研究应该结合起来,紧耦合可认为是GPS的伪距、多普勒测量来辅助惯导,超紧耦合则是在紧耦合(或是松耦合)下利用惯导信息辅助GPS的捕获和跟踪,两者相辅相成,达到整个系统性能的提升。在紧耦合算法方面,孙道省等采用了GPS/INS紧耦合导航系统的联合滤波方法;赵伟等根据H∞鲁棒滤波理论,提出基于H∞滤波技术的GPS/INS紧耦合滤波算法;Jan Wendel等比较了扩展Kalman滤波和Sigma-Point Kalman滤波,结果表明后者更适合于紧耦合系统。在超紧耦合方面,空军工程大学的高翔等对GPS/INS超紧耦合的跟踪回路结构和性能进行了分析,国防科技大学的狄曼珉等对GPS与惯性紧耦合技术的抗干扰性能进行了介绍,唐康华、黄新生等则讨论利用MIMU辅助的时域非相干搜索算法来提高对GPS信号的捕获能力,并进行了性能仿真分析。

四、GPS/INS组合导航的发展趋势及关键技术

结合目前GPS/INS组合导航的研究现状和我国的技术特点,自主研制GPS/INS组合导航系统可从以下几个方面突破:

(1)加快组合系统的软件和硬件实现,实现工程应用。

国内对于紧耦合和超紧耦合的研究大多处于仿真和半物理仿真验证阶段,目前还没有紧耦合和超紧耦合相结合方面较成熟的软件系统及硬件实现。超紧耦合的结构较为复杂,整个组合系统无论采用那种具体关联形式和滤波器设计,都要深入到接收机内部,涉及到内部码环载波环电路的重新编排,需要进一步提高接收机研制能力,以实现GPS接收机和INS导航计算的一体化。

(2)将GPS载波相位引入惯性组合系统,以满足高精度导航定位测姿的需要。

GPS差分定位能达到厘米级甚至是毫米级的精度,将载波相位观测量引入惯性组合导航,能满足航空、航天、铁路、航海等载体的高精度导航定位和姿态测量的需要,也是GPS/INS紧耦合甚至超紧耦合的发展方向。在这种新的INS/GPS组合导航系统中,至少需要两个GPS天线,用两者的载波相位测量信息得到的双差量作为新的观测量,可以用于估计IN S的平台角误差,从而提高INS的测姿精度。与此同时,INS信息又能辅助GPS加快整周模糊度的确定:整周模糊度的求解一般采用搜索方法,而搜索空间取决于模糊度浮点解的置信区间,INS信息的辅助会缩短浮点解的置信区间,从而减少搜索的空间与时间。

(3)研究新的建模与估计方法,提高INS/GPS组合导航的性能。

为达到GPS/INS组合导航系统精度上的要求,需要研究两个方面的问题:建模和估计。建模问题涉及到如何选择合适的误差模型来精确描述GPS/INS系统;估计问题主要解决如何合理地使用状态信息和观测信息去估计误差,实现精度上的提升。随机误差模型建立有多种方法,各有优缺点,其中包括时域方法中的相关函数法,频域中使用功率谱密度的方法,还有方差技术等。系统的状态方程是时变的且非线性的,且很难精确地估计或测定系统噪声与观测噪声。为此,研究人员正在研究新的数据融合技术,例如对于解决非线性非高斯的问题,引入Unscented卡尔曼滤波器、粒子滤波等;对于模型参数变化问题,可采用采用自适应滤波技术,以提高滤波精度,得到状态参数的最优估计值。随着建模、滤波等相关技术的发展,GPS/INS的组合导航也将更好地发挥其优越性。

(4)发展低成本GPS/INS组合导航系统。

目前,对GPS/INS组合导航的很多研究都是利用高性能IMU作为INS的传感器。高性能IMU无疑提供更好的性能,保证更高的精度,但由于昂贵的价格和国外政策法规的限制阻碍了它被广泛应用。随着惯性技术的发展,现在已有多种惯性器件应用于GPS/INS组合导航系统中。其中微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)为一种比较新的技术,目前就有很多基于MEMS的INS/GPS研究;发展低成本GPS/INS组合导航系统也成为组合导航的另一研究热点。从目前来看,笔者认为我国今后还是应该走靠系统集成提高精度的路子,即单个INS的精度可以不是很高,但是依靠其他信息组合后系统的精度就能达到很高的标准。

五、结束语

GPS/INS通常分为松耦合、紧耦合和超紧耦合三种模式,其中松耦合最易实现,紧耦合次之,超紧耦合由于要涉及到接收机内部编排机制,其技术更为复杂最难实现,但超紧耦合的捕获能力及灵敏度、定位精度、动态性能和抗干扰能力均优于前两者模式。国外的松耦合、紧耦合技术已比较成熟并得到广泛应用,目前集中于超紧耦合的研究与试验。我国紧耦合和超紧耦合技术目前还处于理论验证与测试阶段。我国要自主研制GPS/INS组合导航系统,重点是解决紧耦合和超紧耦合技术的工程实现问题,同时可以从建模技术、滤波技术、观测信息等方面进一步提高GPS/INS的导航性能。

参考文献

8.中国GPS应用市场吸引全球目光 篇八

中国作为GPS产品的应用大国，巨大的市场潜力吸引了欧美日韩等国近百家厂商蜂拥而至，国内以产品代理为主营业务的公司也遍地开花。起初是国外有什么就卖什么、代理什么，五花八门各行其是，从应用到经营带有很大的盲目性。当时虽然能赚到钱，但由于技术含量低、缺少规范化经营，只能是昙花一现，处于一种无序的散乱状态。

GPS在中国十年应用发展中，包括北斗星通在内的一些国内企业通过与国外知名GPS专业公司建立合作，通过产品销售、技术交流、联合研制、市场互动、“洋为中用”等不同环节的运作，在学习中逐步增强了竞争能力。

国际合作创造良好应用环境

2004年10月9日,中国科技部和欧盟在北京签署了伽利略计划技术合作协议,中国“成为伽利略执行体中与欧盟成员国享有同等权利和义务的一员”。协议确定了“中国参加伽利略计划管理，参加伽利略计划开发阶段包括空间段、地面段、应用段项目、提供资金等”一系列具体的权利和义务安排，标志着中欧伽利略计划的合作进入实质性操作阶段。2005年7月28日，中方企业与中国国家遥感中心签署了三个关于参与伽利略开发阶段的项目合同，主要包括渔业应用系统、电离层研究及基于位置的服务标准化（LBS）。三个合同的签订使中欧“双方合作进入了一个新的阶段”。

中欧伽利略计划技术合作为我国GPS技术应用发展提供了良好的国际环境，是推进我国卫星导航技术应用发展的一件大事，为世界所瞩目。通过中欧对伽利略计划共同管理和开发应用，这对提高我国卫星导航技术的水平，扩大应用范围、提高定位精度，确保系统的完好性与可靠性，对提高我国新一代自主卫星导航系统的设计与研制水平都有现实意义。

广泛应用加快了行业发展

自上世纪90年代初期GPS投入运行以来，各类型号的GPS产品逐步进入中国市场。2000年5月，美国将GPS的SA置零之后，GPS应用出现了一个新的高潮，其应用范围和规模不断扩大，应用水平逐步提高。今天的卫星导航技术应用已不是过去的测量定位和引导船舶、飞机安全航行的概念，它已扩展到车辆导航/监控，资源勘察，气象、海洋环境监测、精细农业、抢险救灾、遇险救援等基于位置的信息服务的方方面面。从以军用为主扩展为军民两用乃至以民用为主；从为导航定位服务扩展为综合信息服务；从个别部门应用扩展为全社会服务。在应用方式上，导航定位技术通过与通信技术，地理信息技术，计算机网络技术等相关技术的融合，生成具有新功能、新用途的新型系统，成为构建信息化社会的基础手段之一，成为推动相关产业经济增长的发动机。由此，我们不难理解为什么车辆导航/监控这支应用新军成为后起之秀，正是物（客）流、安防、金融、危险运输等应用部门的迫切需要，牵动了市场的迅速增长。这方面，北斗星通公司在开展港口LBS业务中有切身体会。随着我国外贸经济的迅速增长，为了提高集装箱码头的作业能力和货物运转能力，我们研制成功了国内首个基于3C2S技术的“港口集装箱码头生产过程控制、可视化管理系统”。该系统是将计算机、通信、控制技术（3C）与GPS、GIS技术融合集成为港口基于位置的信息服务系统。该系统的成功应用不仅解决了集装箱码头生产过程中司机操作的任意性、生产信息的滞后性和特殊自然环境对生产作业制约等问题，在半年时间内就使天津港集装箱码头公司降低了14.64％的运营成本，具有显著的社会效益和经济效益。

经济、军事、科学研究以及人们的社会生活对GPS技术应用的广泛需求，为行业的发展注入了强劲活力，使得市场以每年30%～50%的速度增长，2006年预计可达160亿元。

国家发改委和科技部对我国卫星导航技术应用给予高度重视，不仅作为重点发展项目列入国家“十五”计划，还出台了相关政策。近期，又得到温总理的亲切关怀，这是行业发展中的一件大事。

“北斗一号”系统运行是里程碑

2003年5月，随着我国第三颗“北斗一号”卫星发射成功，使我国成为世界上继美国、俄罗斯之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家，是我国卫星导航技术应用发展史上的一个里程碑，对我国军事、经济、科学技术的发展具有战略意义。2002年9月，北斗星通公司自主建设了我国第一个以民用信息服务为主的“北斗一号运营服务中心”，初步实现了跨地区、跨领域的信息服务与资源共享。2003年初，北斗星通公司与解放军某部联合研制成功“北斗一号信息服务系统”，形成了由“北斗集团用户信息服务系统，北斗集团用户应用系统、北斗终端设备用户系统”所构成的装备应用体系，使军、民各类集团用户实现了大范围、大容量的监控管理。北斗星通公司多年来为推动“北斗一号”系统应用所做的大量工作，得到了系统主管部门的认可，于2004年底成为获得我国“北斗一号”运营服务资质的第一家企业，成为“北斗一号”系统正式进入规范商业化运营的标志。

但从总体上来说，“北斗一号”系统的应用局面尚未打开，民用市场在广度与深度方面亟待开发。“北斗一号”系统、各类用户产品以及派生系统，是我国具有自主知识产权的民族品牌，我国卫星导航技术应用的发展应以我国自主的卫星导航系统为主体，适度整合国外卫星导航资源来构建我国卫星导航技术应用产业化体系，坚持民族产业化发展道路。

民营企业是产业化主体

民营企业在我国GPS应用发展中发挥了重要作用，也是最早与国际知名公司建立合作关系的企业组织。民营企业虽然在国际垂直分工中处于中下游产品层面，但能以最快的速度、最灵活的方式提供广大用户所需的产品，满足市场需求，具有灵活竞争能力。民营企业在国内外的产品、技术、信息、市场、人员的互动过程中锻炼了自己，得到了与国际接轨的尝试，具有一定的技术积累、经验积累与市场优势。国家应对基础好、素质好、市场前景好、有发展潜力的企业给予更多的产业扶持和政策引导，使之逐渐变大、变强，成为产业集群中的龙头企业。企业是GPS产业化的主体，企业素质的优劣决定着我国卫星导航技术应用产业化发展的水平。

为产业化应用创造条件

北斗系统作为我国具有自主知识产权的导航系统，是在关键时期用得上的系统。但目前北斗系统的应用局面尚未打开，应用范围不够广泛，用户容量有待扩展。推广北斗系统的应用问题，一是要解决对GPS应用的依赖性问题，二是国家要扶植培育北斗系统的应用市场。GPS应用对我们来讲是一把双刃剑。一方面它的确在我国应用部门发挥了重要作用，带来了巨大效益；另一方面也会带来风险与巨大损失，尤其是中国，不可过度依赖。北斗系统由于用户终端设备研制滞后，产品质量不够稳定，价格偏高等客观原因，加之用户手中拥有GPS手段，影响了北斗系统的广泛应用。但这是一切新生系统初期阶段的必然规律，是暂时现象。这个时期，需要国家对从事北斗业务的有关企业在政策上给予倾斜，通过示范工程的形式给予资金支持，促成系统管理，运营服务，系统集成，终端设备生产，用户使用等具有自主知识产权的产业链，为促进GPS产业化发展创造条件。

企业联盟是产业化应用趋势

在全国400多家从事卫星导航技术应用的产品研发、系统集成、运营服务和产品营销的公司中，多数公司规模小、资金少、技术力量薄弱，产品低层次重复，独闯天下难以在产业化发展方面形成气候。企业联盟是资源优化配置，发挥各自优势形成整体力量的必由之路，是企业经营上规模，技术上水平，产品创品牌，服务上档次的发展趋势。企业可本着自愿结合，分工协作，合作多赢的原则实现联盟，在卫星导航技术应用规模化、市场化、产业化方面有新作为。