《GNSS的現(xiàn)狀及發(fā)展》課件

GNSS的現(xiàn)狀及發(fā)展投稿人：GNSS概述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS是指全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面基站提供全球范圍內(nèi)的定位、導航和授時服務(wù)。實時定位通過接收來自衛(wèi)星的信號，計算接收器與衛(wèi)星之間的距離，從而確定接收器在地球上的位置。高精度授時GNSS可以提供精確的時間信息，誤差僅為幾納秒，廣泛應(yīng)用于金融交易、電信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。GNSS的構(gòu)成和工作原理空間段由多個衛(wèi)星組成，它們在軌道上運行并發(fā)射信號。地面段包括地面站、控制中心和用戶終端。用戶段包括接收信號的各種設(shè)備，如手機、導航儀等。全球四大GNSS系統(tǒng)簡介GPS美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng)，是最早投入使用的GNSS系統(tǒng)，具有全球覆蓋、高精度等特點。GLONASS俄羅斯研發(fā)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，提供與GPS類似的定位服務(wù)，近年來發(fā)展迅速。北斗中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，近年來實現(xiàn)了全球組網(wǎng)，為全球用戶提供高精度、高可靠的服務(wù)。Galileo歐盟研發(fā)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，致力于提供高精度、高可靠的導航服務(wù)，并強調(diào)民用領(lǐng)域的應(yīng)用。GPS全球定位系統(tǒng)由美國國防部研制由31顆衛(wèi)星組成提供高精度定位、導航和授時服務(wù)GLONASS起源GLONASS是俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，由蘇聯(lián)于1970年代開始研發(fā)，并于1993年正式投入使用。特點與GPS類似，GLONASS也提供全球范圍內(nèi)的導航定位服務(wù)，并擁有較高的精度和可靠性。優(yōu)勢GLONASS系統(tǒng)在高緯度地區(qū)具有較好的性能，并可與GPS系統(tǒng)進行互補。北斗中國自主研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供高精度、高可靠性、高安全性的定位、導航、授時服務(wù)。三步走發(fā)展戰(zhàn)略北斗一號、北斗二號、北斗三號，逐步提升系統(tǒng)性能和服務(wù)能力。全球覆蓋北斗三號系統(tǒng)于2020年7月完成全球組網(wǎng)，為全球用戶提供服務(wù)。Galileo由歐盟主導，是全球四大GNSS系統(tǒng)之一。擁有30顆衛(wèi)星，覆蓋全球。提供高精度定位、導航和授時服務(wù)。GNSS的主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ш脚c定位汽車導航，手機定位，船舶航行，航空交通管制等測繪與地理信息地圖繪制，地質(zhì)勘探，地形測量，災(zāi)害監(jiān)測等時間同步金融交易，電力系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)，科學實驗等導航與定位車輛導航利用衛(wèi)星定位技術(shù)，為車輛提供精準路線指引，提升駕駛效率和安全性。人員定位實時跟蹤人員位置，在緊急情況下提供救援服務(wù)，保障個人安全。資產(chǎn)管理追蹤貨物運輸路線，優(yōu)化物流效率，降低運輸成本。測繪與地理信息城市規(guī)劃利用GNSS技術(shù)進行高精度測繪，可以獲取城市三維模型，為城市規(guī)劃和建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。土地資源管理GNSS技術(shù)可以用于土地資源調(diào)查、監(jiān)測和管理，提高土地利用效率。地形地貌測繪GNSS技術(shù)可以用于地形地貌的測繪，為地形圖繪制、地質(zhì)勘探等提供數(shù)據(jù)支撐。時間同步GNSS信號攜帶精確的時間信息，可用于實現(xiàn)高精度時間同步。時間同步應(yīng)用廣泛，例如金融交易、電力調(diào)度、科學研究等。GNSS時間同步的精度可達納秒級，滿足多種應(yīng)用需求?？茖W研究時間同步GNSS精確的時間信號可以用于各種科學研究，例如地質(zhì)學、氣象學和天文學。地球物理探測GNSS可以用于測量地球表面形變，例如地震和火山活動，幫助理解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。氣候變化監(jiān)測GNSS可以用于監(jiān)測海平面變化、冰川融化和大氣溫度變化，為氣候變化研究提供數(shù)據(jù)。空間科學研究GNSS可以用于研究衛(wèi)星軌道、地球重力場和大氣層變化，為空間科學研究提供數(shù)據(jù)。國防應(yīng)用精確制導GNSS為導彈、無人機等武器提供精確的定位和時間信息，提高打擊精度。戰(zhàn)場態(tài)勢感知GNSS支持戰(zhàn)場環(huán)境的實時監(jiān)測，包括部隊位置、敵我識別等，增強指揮決策能力。軍事通信GNSS為軍事通信系統(tǒng)提供時間同步和導航服務(wù)，保障通信的可靠性和安全性。GNSS系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢系統(tǒng)性能持續(xù)優(yōu)化提高精度、可靠性和可用性。地區(qū)系統(tǒng)逐步成熟滿足區(qū)域需求，提升覆蓋范圍。系統(tǒng)間的融合與協(xié)同加強互操作性，實現(xiàn)互補優(yōu)勢。系統(tǒng)性能持續(xù)優(yōu)化定位精度提升GNSS系統(tǒng)不斷提高定位精度，滿足更精確的應(yīng)用需求，例如高精度地圖測繪，自動駕駛等。信號可靠性增強通過改進信號設(shè)計和抗干擾技術(shù)，提高信號在復(fù)雜環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。服務(wù)覆蓋范圍擴展增加衛(wèi)星數(shù)量，擴展信號覆蓋范圍，提升系統(tǒng)在偏遠地區(qū)和惡劣環(huán)境下的可用性。地區(qū)系統(tǒng)逐步成熟區(qū)域覆蓋范圍擴大隨著技術(shù)發(fā)展，GNSS系統(tǒng)覆蓋范圍不斷擴大，可提供更廣泛的區(qū)域定位服務(wù)。系統(tǒng)精度不斷提升各地區(qū)系統(tǒng)不斷優(yōu)化性能，提高定位精度，滿足更精細化的應(yīng)用需求。應(yīng)用場景更加豐富地區(qū)系統(tǒng)在交通、農(nóng)業(yè)、測繪等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。系統(tǒng)間的融合與協(xié)同互操作性不同GNSS系統(tǒng)之間的互操作性可以提高定位精度和可靠性，并為用戶提供更全面的服務(wù)。數(shù)據(jù)共享共享數(shù)據(jù)和信息可以提高系統(tǒng)效率，并促進跨系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)。聯(lián)合應(yīng)用聯(lián)合應(yīng)用可以充分發(fā)揮各個GNSS系統(tǒng)的優(yōu)勢，提供更強大的服務(wù)。北斗系統(tǒng)的發(fā)展歷程11994年北斗一號系統(tǒng)22000年北斗二號系統(tǒng)32020年北斗三號系統(tǒng)創(chuàng)建背景國家戰(zhàn)略需求北斗系統(tǒng)是國家科技發(fā)展的重要組成部分，對維護國家安全、促進經(jīng)濟社會發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。提升自主創(chuàng)新能力北斗系統(tǒng)的建設(shè)，推動了我國空間技術(shù)、導航定位等關(guān)鍵技術(shù)的突破，提升了自主創(chuàng)新能力。推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展北斗系統(tǒng)帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，培育了新的經(jīng)濟增長點。三步走發(fā)展戰(zhàn)略1北斗一號覆蓋中國及周邊地區(qū)2北斗二號提供區(qū)域?qū)Ш椒?wù)3北斗三號建成全球?qū)Ш较到y(tǒng)北斗三號系統(tǒng)的建成全球覆蓋北斗三號系統(tǒng)已建成35顆衛(wèi)星，覆蓋全球。高精度授時北斗三號系統(tǒng)提供高精度時間同步服務(wù)。信號穩(wěn)定北斗三號系統(tǒng)提供穩(wěn)定的導航信號，提高定位精度。北斗系統(tǒng)的核心技術(shù)與發(fā)展歷程導航與授時技術(shù)北斗系統(tǒng)采用星基增強技術(shù)，提供更高精度的定位和授時服務(wù)，滿足不同應(yīng)用場景的需求。信號與星座設(shè)計北斗系統(tǒng)采用多頻多信號設(shè)計，提高了抗干擾能力和定位精度，并支持多種導航模式。地基增強系統(tǒng)北斗系統(tǒng)建設(shè)了覆蓋全球的地基增強系統(tǒng)，通過地面站提供差分修正信號，進一步提高定位精度。芯片與終端技術(shù)北斗系統(tǒng)擁有自主研發(fā)的芯片和終端技術(shù)，保障系統(tǒng)核心技術(shù)的自主可控，推動產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。導航與授時技術(shù)導航技術(shù)GNSS導航技術(shù)利用衛(wèi)星信號來確定用戶的位置、速度和時間信息。它依賴于衛(wèi)星的精確軌道和時間信息，以及用戶接收機的信號處理能力。授時技術(shù)GNSS授時技術(shù)是指利用衛(wèi)星信號來獲得精確的時間信息。GNSS衛(wèi)星攜帶原子鐘，可以提供高精度的時間信號，并通過信號傳輸?shù)降孛嬗脩?。信號與星座設(shè)計信號設(shè)計北斗系統(tǒng)采用**多頻多碼**的信號結(jié)構(gòu)，提供高精度、高可靠性的導航定位服務(wù)。星座設(shè)計北斗衛(wèi)星星座由**地球同步軌道**和**傾斜地球同步軌道**衛(wèi)星組成，覆蓋全球。地基增強系統(tǒng)1增強精度通過地基參考站網(wǎng)絡(luò)，提供高精度的定位信息，提高GNSS定位精度，并克服信號遮擋和多路徑效應(yīng)。2提供差分校正通過地基參考站網(wǎng)絡(luò)，將GNSS信號誤差進行校正，提高定位精度，并有效降低誤差。3提升可靠性地基增強系統(tǒng)能夠提供連續(xù)的定位服務(wù)，提高GNSS系統(tǒng)的可靠性，減少服務(wù)中斷。芯片與終端技術(shù)高精度定位芯片技術(shù)是GNSS終端的核心，高精度定位芯片的研制是關(guān)鍵。多功能終端終端設(shè)備需滿足不同應(yīng)用場景的需求，如導航、授時、通信等。網(wǎng)絡(luò)連接終端與網(wǎng)絡(luò)的連接能力至關(guān)重要，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。北斗系統(tǒng)的應(yīng)用前景位置服務(wù)提供精準的定位服務(wù)，應(yīng)用于導航、地圖、出行等領(lǐng)域。導航應(yīng)用應(yīng)用于航空、航海、鐵路、公路等交通運輸領(lǐng)域，提高運輸效率和安全。授時服務(wù)提供高精度的時間同步服務(wù)，應(yīng)用于金融、電力、通信等領(lǐng)域。其他新興應(yīng)用在智慧城市、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。位置服務(wù)基于北斗導航系統(tǒng)，提供精準的位置信息服務(wù)。例如，實時定位、路線規(guī)劃、交通信息等。構(gòu)建高精度地圖，支持導航、地圖搜索、地理信息查詢等功能。提供車輛定位、行駛軌跡追蹤、安全管理等服務(wù)，提升交通運輸效率和安全保障。導航應(yīng)用汽車導航提供路線規(guī)劃、實時路況信息和交通擁堵提醒等功能，幫助駕駛員安全高效地到達目的地。航空導航為飛機提供精準的定位和航線指引，保障飛行安全和效率。戶外導航為戶外運動愛好者提供地圖、指南針和定位服務(wù)，幫助他們安全探索自然。授時服務(wù)高精度時間同步北斗系統(tǒng)提供高精度的時間同步服務(wù)，可應(yīng)用于金融交易、電力調(diào)度、科學研究等領(lǐng)域，提高時間同步的精度和可靠性。廣泛的應(yīng)用場景北斗授時服務(wù)可應(yīng)用于各種時間敏感的應(yīng)用，例如電網(wǎng)調(diào)度、金融交易、數(shù)據(jù)中心同步等，提高效率和安全性。其他新興應(yīng)用智慧城市GNSS數(shù)據(jù)用于交通管理、環(huán)境監(jiān)測和公共安全。精準農(nóng)業(yè)GNSS導航和定位用于精準施肥、精準灌溉、精準收獲。無人駕駛GNSS提供高精度定位和時間同步，為自動駕駛車輛提供關(guān)鍵信息。GNSS發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)1系統(tǒng)建設(shè)投資壓力GNSS系統(tǒng)的建設(shè)需要大量的資金投入，尤其是在新系統(tǒng)建設(shè)和現(xiàn)有系統(tǒng)升級改造方面。2高精度定位的難點在復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)高精度定位面臨著諸多挑戰(zhàn)，如多路徑效應(yīng)、信號遮擋和大氣干擾。3抗干擾能力的提升隨著各種無線電信號的增長，GNSS信號的抗干擾能力至關(guān)重要，需要采用更先進的技術(shù)手段。4國際合作與標準化GNSS的全球化應(yīng)用需要各系統(tǒng)之間加強合作，建立統(tǒng)一的標準和規(guī)范，以確?；ゲ僮餍院图嫒菪?。GNSS發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)1系統(tǒng)建設(shè)投資壓力GNSS系統(tǒng)的建設(shè)需要巨額資金投入，包括衛(wèi)星研制、發(fā)射、地面站建設(shè)和維護等。高精度定位的難點信號誤差大氣層、電離層、多路徑效應(yīng)等因素都會導致信號傳播誤差，影響定位精度。接收機噪聲接收機本身的噪聲也會影響信號的接收和處理，降低定位精度。衛(wèi)星遮擋高樓、樹木、山體等障礙物會遮擋衛(wèi)星信號，導致接收不到足夠的衛(wèi)星信號，無法進行精確定位?？垢蓴_能力的提升信號干擾來自其他電子設(shè)備的信號干擾，比如手機信號、無線網(wǎng)絡(luò)信號，可能會影響GNSS接收機的精度和可靠性。多路徑效應(yīng)信號在傳播過程中反射到其他物體，導致接收機接收到多條路徑的信號，也會影響定位精度。欺騙攻擊惡意攻擊者可能偽造GNSS信號，導致接收機誤判，從而影響定位結(jié)果的準確性。國際合作與標準化合作共贏GNSS系統(tǒng)發(fā)展需要全球協(xié)作，共同推動技術(shù)進步與應(yīng)用推廣。標準統(tǒng)一制定統(tǒng)一的標準，確保系統(tǒng)之間兼容互操作，促進數(shù)據(jù)共享與服務(wù)互聯(lián)。GNSS未來發(fā)展的展望系統(tǒng)性能持續(xù)提升提高定位精度，增強抗干擾能力，擴展服務(wù)范圍國際合作與融合發(fā)展促進不同GNSS系統(tǒng)之間的互操作性，實現(xiàn)全球?qū)Ш骄W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的不斷拓展從傳統(tǒng)導航定位向智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等領(lǐng)域延伸系統(tǒng)性能持續(xù)提升更高精度隨著技術(shù)的進步，GNSS系統(tǒng)將繼續(xù)提高定位精度，滿足更精確的導航和測繪需求。更強可靠性GNSS系統(tǒng)將增強抗干擾能力，提高信號穩(wěn)定性和可靠性，保障關(guān)鍵應(yīng)用的穩(wěn)定運行。更快響應(yīng)速度GNSS系統(tǒng)將優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和傳輸速度，提升定位響應(yīng)速度，滿足實時應(yīng)用的需求。國際合作與融合發(fā)展信息共享加強GNSS系統(tǒng)間的信號互操作性，促進數(shù)據(jù)共享和信息交換，提高定位精度和可靠性。技術(shù)協(xié)同推動GNSS系統(tǒng)間的技術(shù)協(xié)同，共同發(fā)展新技術(shù)，提升系統(tǒng)性能和服務(wù)能力。標準統(tǒng)一共同制定GNSS系統(tǒng)標準，建立統(tǒng)一的標準體系，確保系統(tǒng)間的兼容性和互操作性。應(yīng)用場景的不斷拓展智慧交通GNSS應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市建設(shè)，提供