北斗天汇（上海）科技有限公司导航定位技术航位推算导航惯性导航地图匹配无线电导航2导航定位技术n 航位推算导航：航位推算导航是一种常用的自主式导航定位方法，它 是根据运动体的运动方向和航向距离(或速度、加速度、时间)的测量 ，从过去已知的位置来推算当前的位置，或预期将来的位置，从而可 以得到一条运动轨迹，以此来引导航行。航位推算导航系统的优点是 低成本、自主性和隐蔽性好，且短时间内精度较高;其缺点是定位误 差会随时间快速积累，不利于长时间工作，另外它得到的是车辆相对 于某一起始点的相对位置。n 无线电导航：依据电磁波的恒定传播速率和路径的可测性原理。无线 电导航系统是借助于运动体上的电子设备接收无线电信号，通过处理 获得的信号来获得导航参量，从而确定运动体位置的一种导航系统。 无线电导航是目前广为发展与应用的导航手段，它不受时间、天气的 限制，定位精度高、定位时间短，可连续地、实时地定位，并具有自 动化程度高、操作简便点。但由于辐射或接收无线电信号的工作方式 ，使用易被发现，隐蔽性不好。3导航定位技术n 惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)是利用惯性仪表陀 螺仪和加速度计)测量运动载体在惯性空间中的角运动和线运动，根 据载体运动微分方程组实时地、精确地解算出运动载体的位置、速度 和姿态角。目前应用中的惯性导航系统主要分为两类机械平台式与捷 联式(Gimbaled and Strapdown Systems)。惯性导航系统的优点是自 主性和隐蔽性好，同时具有全天候、多功能，机动灵等特点，其缺点 是定位误差随时间积累，初始对准比较困难，且成本高。 n 地图匹配 (Map Matching, MM)是一种基于软件技术的定位修正方法 ，将定位轨迹同高精度电子地图道路信息相比较，通过适当的匹配过 程确定出车辆最可能的行驶路段及车辆在此路段中最可能的位置。地 图匹配过程可分为两个相对独立的过程:一是寻找车辆当前行驶的道 路;二是将当前定位点投影到车辆行驶的道路上估计轨道与精确地图 马路的误差可以在估计轨道上的位置点使用一种恰当的正交化方法来 消除，这是一种缩小估计轨道与马路或者地理导航线距离误差的最优 方法。地图匹配的优点是定位精度较高，其缺点是覆盖范围有限，自 主性差。4导航定位技术n 卫星导航：星导航是接收导航卫星发送的导航定位信号，并以导航卫 星作为动态已知点，实时地测定运动载体的在航位置和速度，进而完 成导航。核心地位 n 其他导航技术：其他的无线电定位导航手段还有：3G/GSM/WCDMA 网络三角测量定位技术、小范围的RFID（射频识别）定位技术、 UMB（超宽带）定位技术、WiFi定位技术、Zigbee定位技术以及近 程系统绍兰(Shoran)、哈菲克斯(Hi-Fix)和台卡(Decca)、中程系统罗 兰(Loran)-A、罗兰-B和罗兰-D、远程和超远程系统罗兰-C和奥米加 (Omega)等；非无线电定位导航手段有天文导航、地磁导航、光学导航等；另外 还有基于计算机视觉、光跟踪定位、基于图像分析、磁场以及信标定 位等的定位导航技术，有的技术甚至可以实现隔墙定位（例如UMB定 位技术）。5前沿定位技术n 精密单点定位技术PPP（Precise Point Positioning）： 即利用预报或事后精密星历，同时利用某种方式得到的精密卫星钟差 替代用户GPS单点定位方程中的卫星钟差参数，用户利用单台双频 GPS接收机的非差相位和伪距观测值在数千万平方公里甚至全球范围 内的任意位置进行分米级实时动态定位或事后厘米级快速静态定位。 n 网络RTK技术-VRS(Virtual Reference Station)：就是在一 定区域内建立多个（一般为三个或三个以上）基准站，对该地区构成 网状覆盖并以这些基准站中的一个或多个为基准，计算和发播改正信 息，对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式，又称为多 基准站RTK。与常规（即单基准站）RTK相比；该方法的主要优点： 覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供厘米级定位；网络 RTK系统的结构如下图所示，包括3个部分：控制中心，固定站和用 户部分6国内外关于导航定位的主要国家 四大导航系统1俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）系统：有24颗卫星组 成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务 范围拓展到全球 2欧洲“伽利略”（GALILEO）系统：有30颗卫星组成，定 位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星 已成功发射。 3中国“北斗”系统：由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫 星组成。定位精度10米。2012年12月27日，北斗系统空间 信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对 亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。 4美国全球定位系统（GPS）：有24颗卫星组成，分布在 6条交点互隔60度的轨道面上，精度约为10米，军民两 用，目前正在试验第二代卫星系统 7（1）美国GPS导航技术（组成部分）空间部分地面控制部分用户部分均匀分布在六个 轨道面上的24 颗卫星组成地面控制部 分由全球分 布的一个主 控站、四个 注入站和五 个监测站组 成; 用户部分则 主要指用户 的GPS接收 机及其辅助 设备 8（1）美国GPS导航技术全球性、全天候、不间断、实时 提供高精度的三维位置、速度和 时间信息等一系列优点即DGPS系统，利用差分技术使用户能够 获得更高的定位精度。但也有一些不足 ，如在城市高楼大厦林立的市区、林荫 道、涵洞、以及深山峡谷中，GPS的定 位功能经常失效。9（2）俄罗斯“格洛纳斯”导航技术n 全球导航卫星系统(GLONASS)是前苏联研制，并由俄罗 斯继续发展的第二代全球卫星导航系统，由卫星星座(空 间区段)、地面控制设施(控制区段)和用户设备(用户区段) 组成。GLONASS星座由均匀分布在三个轨道面上的24颗 卫星组成，轨道高度是19100Km，轨道倾角为64.8，运 行周期为11h15min40s。 GLONASS系统在整体结构、信 号组成、定位原理和系统功能等方面都与GPS相似，其主 要区别在于GLONASS采用FDMA(频分多址)扩频体制区 分不同的卫星信号，但所有卫星信号上调制的伪随机码都 相同;而GPS采用CDMA(码分多址)方式，所有的卫星使用 相同的频率，而在载波上调制的伪随机码随卫星的不同而 不同。10（3）欧洲“伽利略”导航技术n 欧洲伽利略(GALILEO)卫星导航系统打破了美国在卫星导 航领域的垄断，其系统架构与GPS和GLONASS相似。 Galileo星座有均匀分布在三个轨道面上的30颗卫星组成 ，轨道高度是23616km，轨道倾角为56，运行周期是 14h4min。Galileo系统与GPS兼容和互操作，并独立于 GPS。 n Galileo系统具有卫星数多，多载频，覆盖范围广，能提供 更高的定位精度、更强的可用性和连续性。11我国自行研制 开发的双星导 航定位系统， 可以对我国领 土及周边地区 进行准确定位 。（4）中国“北斗导航”技术由空间卫星、地面控制中 心和用户终端三部分组成 12（4）中国“北斗导航”技术发展过程3颗同步卫星；定位精度：20m；授时精度：100ns;由 于定位过程时延太长，不能用于高速移动物体的测速 。 应用：支持短报文通信；用户容量受限；易暴露目标 。已发射1颗非同步卫星、2颗同步卫星，2012实现区域服 务（共14颗卫星），2020年实现全球服务（共35颗卫星 ）。定位精度：10m;授时精度：20ns；测速精度： 0.2m/s；区域定位精度：1m；授权服务：确保高可靠应 用 应用：支持短报文通信服务（双向和单向模式可选）13（4)中国“北斗导航”发展前景目前我国的导航产业。GPS系统已经占据了绝对垄断地位。据统计，GPS导航系统占据我国导航产业市场95%以上份额。多模系统则兼容GPS和北斗的各自优势，用户可以自由选择、自由切换。美国GPS系统虽然成熟，但是并不保证“非常时期”、“非常地点”提供服务。北斗多模导航相对于GPS导航精确度更高、服务更加完善。同时以通信和电力为代表的国家命脉行业需要自主的北斗系统来提供授时服务，以保证全网同步稳定运营。14国内外导航产业产品产业链15北斗导航系统产业链基础产品芯片及OEM板、定位算法、导航算法/地理信息软件/电子地图终端产品航空/航海/制导/测量设备、授时设备、车载设备、便携设备系统集成与 运营服务系统集成、运营服务16北斗导航系统产业链n 美国GPS导航产业链中，上有的芯片开发和OEM开发板等基础终端设备产业被国外厂商垄断。芯片和算法决定了导航产品的定位精度等技术性能指标。目前国内的GPS设备公司绝大多数是直接购买国外公司生产的OEM板进行二次开发（GPS定位算法等核心技术由进口OEM板的相关模块完成）。n 垄断原因：技术差异、美国不公开GPS导航顶层算法和星座参数17美国导航产业供应商18国外导航产业主要产品19国外导航系统主要产品20北斗技术的应用短报用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字简讯通信能力 。运作流程为地面控制中心接收到用户发送来的响应信号中的 通信内容，进行解读后再传送给收件人客户端。GPS无法提供 。 授时单向、双向两种授时功能，根据不同的精度要求，定时传送最 新授时信息给客户端，供用户完成与“北斗”卫星导航定位系统 间时间差的修正。快速定位定为响应时间：一类客户5秒；二类客户2秒；三类客户1秒21国内导航系统的销售单位和相关产品 北斗星通n 1. http:/lansebudui.diytrade.com/ 北斗星通公司 NovAtel公司作为世界著名 的高精度GPS厂商，自1978成立以来一直致力于高精度GPS产品的研发与制 造，以品质卓越、技术精湛闻名于世。NovAtel GPS产品涵盖了从OEM板卡 到整机、单频到双频、DGPS到RTK的全线产品，主要面向中高端GPS市场 的应用，如测量集成、导航、GIS、航空、航海、自动化控制和授时等领域 。NovAtel在全球范围内引领和推动着广域、局域、微型等各种差分网的应用 ，是世界上唯一的GPS广域增强系统（WAAS）产品、技术和方案供应商， 这些系统包括WAAS（美国）、MSAS（日本）、EGNOS（欧洲）和SNAS （中国）等。 n 北斗星通公司自1998年开始作为诺瓦泰在中国大陆的唯一合作伙伴，致力于 诺瓦泰GPS产品在中国市场的应用与推广。通过几年的努力，北斗星通基于 诺瓦泰产品的技术服务和全面解决方案得到了中国民用、军方等各个应用领 域内用户的广泛认同和一致好评。北斗星通已成为诺瓦泰在全球最大、最紧 密的合作伙伴，将继续以其特有的优势全力支持诺瓦泰GPS产品在中国市场 的应用，同时诺瓦泰以其不断创新的技术提供最优质的GPS产品为中国用户 服务。北斗星通与诺瓦泰互动合作，愿为广大中国用户提供产品、技术和服 务一体化的全面解决方案，满足不同层次、不同应用领域的各种需求。22国内导航系统的销售单位和相关产品 广州中海达n http:/www.zhdgps.com/ 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 技术装备领 域第一家、也是迄今为止唯一一家上市企业。 n 中海达成立于1999年，始终专注测绘与地理信息领域，长期致力于GNSS 核 心技术研发，积累了大量的自主知识产权和软件著作权，是国家高新技术企 业和优秀软件企业，多年来一直以前瞻的技术引领着整个行业的革新和发展 。 n 公司设有业内唯一的企业博士后工作站，与中科院水声研究所、武汉大学 、西南交通大学、中南大学等科研院所建立联合实验室等研发机构。公司的 双频GPS接收测量技术、高精度GIS数据采集处理技术、超声波测深测量技 术等被评定为“国内领先，国际先进水平”。 n 中海达拥有“GNSS产品、GIS产品、海洋产品、系统工程”四大核心业务， 成长为国内GNSS龙头企业。公司上市后，积极拓展光电产品、三