电子通信论文发表北斗导航与GPS对比

发布时间：2022-10-05 21:43 热度：

　　这篇电子通信论文发表了北斗导航与GPS的对比，北斗系统和GPS都属于综合信息服务系统，两种产品在精度上差别不大，只是在某些行业更适用，例如对于渔民来说，北斗系统受欢迎，GPS也有比较显著的优势，其可用性在相同环境下远远超出其他导航系统。

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　　1.北斗卫星导航系统技术上可以和GPS一代媲美定位精度两者差距不大，GPS系统更成熟些首先，中国的北斗卫星导航系统确有值得称赞的地方，它是继美国GPS、俄罗斯GLONASS后第三个进入GNSS(全球定位导航系统)俱乐部的导航系统，也是联合国卫星导航委员会已经认定的供应商之一。

　　而且，在技术上北斗是足以比肩第一代GPS系统的。来自中科院杨元喜的数据表明：北斗卫星导航系统将发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，在2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。与美国第一代GPS系统相比，北斗规模更庞大。

　　不过虽然卫星数量上占优，但两者的精度差距却不明显。北斗定位的误差在5-10米左右，而GPS的误差也在6-10米上下。

　　在另一方面，GPS的优势却很明显，即GPS有将近20年的系统运行历史。美国的GPS系统早在1994年就已经可以实现全球全天候覆盖的定位导航，1994年至今积累的运维经验和数据累积使得GPS系统在应对不同情况时的可用性远超其它导航系统，而北斗系统要到2020年卫星发射完成才能实现全球覆盖。

　　北斗有GPS不具备的互动性，这一功能在边远地区有优势中国航天科技集团公司导航工程办公室主任吴东曾这样描述北斗导航系统：“北斗将导航与通信紧密结合了起来。世界上其他的全球卫星导航系统只是告诉用户什么时间、在什么地方，而北斗系统除此之外还可以将用户的位置信息发送出去，使用户想告知的其他人获知用户的情况，而这种互动性也是北斗系统最大的优势。”

　　事实也的确如此，目前北斗导航系统已在交通、渔业、水文、气象、林业、通信、电力、救援等行业都有了一定的应用。北斗一代自2003年底正式运行以来，到现在已注册用户数大约在10万，其中渔业应用最广，占比超过60%。渔政部门已通过北斗向渔民发送了12500条气象警报。还根据北斗反馈的定位信息，救助了渔船6艘，旅游船1艘，救助渔民27人，游客6人，危重病人1人。更有渔民称：“船上只供奉两样东西，一是妈祖，二是北斗。”

　　但对于生活在非偏远地区的用户来说，北斗系统的互动性却是一个不必要的“附加功能”。手机网络的全覆盖，使得在非偏远地区依靠移动设备进行双向信息沟通根本不是难事。以“走向应用的北斗”为主题的第三届中国卫星导航学术年会当天在广州开幕，冉承其接受媒体采访时作上述表示。他说，应用北斗卫星导航系统，渔民在茫茫大海上可与岸上及时联系互动，渔船遭遇故障时可发出信号开展自救、互救，发生海上边界纠纷时也可能得到支持，与此同时，北斗卫星导航系统独特的免费短报文通信服务，通过绑定手机短信，可解决渔民长期在海上生活的精神需求，方便与家人进行短信聊天、交流。

　　“所以，渔民们都非常喜欢北斗系统。”冉承其称，在福建考察北斗应用情况时，就有渔民告诉他说，现在渔船上只供奉两样东西一是妈祖、一是北斗。

　　第三届中国卫星导航学术年会组委会提供的北斗海洋渔业应用资料显示，海洋渔业现已成为北斗民用规模最大的行业。目前，北斗海洋渔业综合信息服务的海上用户量已达3万;已开通北斗终端与手机短信息互通服务的手机用户超过7万，短信量月高峰可达70万条。据悉，以北斗系统为基础建构的北斗海洋渔业综合信息服务网络，是实现多网合一的渔船船位集中服务管理平台：向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、政策发布、渔船出入港管理等服务;向海上渔船提供导航定位、遇险求救、航海通告、增值信息(如天气、海浪、渔市行情)等服务;提供船与船、船与岸间的短信息互通服务等

　　长期看，GPS二代无缝升级已开始，三代已进入研发后期，技术上仍领先值得注意的是，现有的北斗和GPS的参数比较都是在北斗二代和GPS一代之间进行的。在数据上，北斗二代的精度与GPS一代不相伯仲，而抗干扰能力比GPS更好。但这些在2020年北斗实现全球覆盖的时候便会成为过去式。

　　因为美国波音公司空间和智能系统部门(BoeingSpaceandIntelligence.Systems)和洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)目前正在建造30颗新的GPS卫星(GPS IIF)，用以将第一代GPS系统原有的28颗卫星(包括4颗备用卫星)1个接1个地替换掉。

　　这些新卫星将使GPS的性能发生质的飞跃：升级后的GPS商用信号容量会翻3倍;精度会大幅提高;系统的速度会更快;卫星上将装备更加准确的原子钟，精度达到10亿分之一秒;而且还会使用新的抗干扰技术。在过去两年，美国就已经发射了三颗新一代的GPS IIF卫星，而整个升级估计会于2020年左右完成。所以说，当中俄以及欧洲忙着建设自己的第一代全球卫星定位系统的时候，美国已经开始对自己的GPS系统进行无缝换代了。不仅如此，根据美国《航空周刊》报道，GPS IIF之后的更新一代的GPS III卫星的研制也进入攻坚阶段，并且计划在2014年5月份发射，而第二颗第三代卫星则计划在首次发射后的9个月后发射。

　　美国一位高级军官称，根据空军关于新一代GPS-3卫星导航星座的新升级战略，可能从第9颗GPS-3卫星起，向该系列卫星集成抗干扰能力。

　　空军航天与导弹系统中心主管拉斯·洛韦罗(Douglas Loverro)则表示，关于GPS-3升级的问题尚未定论，正在等待国防部长办公室的批准。

　　空军2011年做出废止GPS项目批量升级战略的决定后，国防部长办公室于近期完成了一项GPS-3备选方案的分析。按照原本计划，原主承包商洛-马公司将在后续三个block内建造32颗能力有一定提高的GPS 3卫星。

　　负责采办的空军部长助理办公室航天项目主管约翰-海顿(John Hyten)称，备选方案的最终报告接近完成，报告将通报GPS-3将在何时获得哪项升级。

　　在向系统引入升级之前，空军希望稳定GPS-3生产线。洛-马公司航天系统分部正在按照合同建造首批四颗GPS-3卫星，首颗GPS-3卫星将在2014年发射。

　　2.GPS已形成市场覆盖，北斗处于要“挤进去”的角色在中国，GPS现有市场覆盖率超过95%除了在技术上的差距，北斗在市场占有率上也远远落后于GPS。根据中国卫星导航定位协会咨询中心的统计，截至2011年年底，我国北斗一代终端社会持有量为10万余套，参与北斗终端研发或销售的企业数量只有50到60家，年产值不超过4亿元;而同一时期，GPS导航终端2011年的总销售量突破4500万台，产值接近700亿元，参与企业超过6800家。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其估计，GPS目前垄断国内导航产业95%以上。

　　还有一个例子可以证明国内对GPS的高依赖性所言非虚，在2010年1月13日，中国电信CDMA网络大范围故障告警，涉及全国绝大多数省份，原因就在美国GPS系统升级过程中出现了问题。

　　世界范围内，手机GPS的集成率超过80%另一个导航系统应用大户手机端，也照旧是GPS的天下。手机和GPS的集成已经成为了行业规则。根据咨询公司iSuppli的数据，具有GPS功能的手机在2011年第四季度就已经占全部手机的79.9%，达3.183亿台。预计在2012年，这个数据仍会提高，达到超过80%，而在所有手机中，智能手机的GPS集成率是最高的。

　　显然，北斗要挤入市场，另一个难关就是现有的手机导航集成格局，以及用户业已形成的使用习惯。外观卡通定位功能强大，从外观上看，儿童手机外形小巧可爱，非常卡通，不过功能却十分强大。

　　“精确定位”功能毫无疑问是儿童手机的最大特色，“它有两种定位方式，一是GPS定位，二是基站定位，定位精度很高”，上海电信相关人士对记者表示。在孩子外出或者发生紧急状况时，父母只需要发短信或者上网(care.189.cn/)就能知道孩子的位置。登录网站，点击“立即定位”按钮，稍等30秒-2分钟，定位成功后将在地图上弹窗显示，并且标注孩子目前在地图上所处的位置，比如“浦东新区浦城路580弄××号××幼儿园”。如果家长使用的是Android2.1以上手机，还可以下载手机客户端软件，随时随地登录查询。

　　而且，家长可以在网站上查询孩子位置信息的历史记录，并且能设置电子围栏，一旦孩子接近网吧、游戏厅等儿童危险区域，或者进出家和学校区域的时候，系统就会自动向家长“报警”。

　　此外，儿童手机有“SOS”救助功能。当使用者遇到意外情况时，只需要按住SOS键，儿童定位手机就会自动拨通家长已设置的求助号码。

　　不会让孩子分心

　　儿童手机强大的定位功能会让家长们安心不少，不过他们或许会担心，孩子带着手机上课会不会分心，比如说在手机上打游戏或者偷打电话。其实这两种担心大可不必，因为相应的状况根本不可能发生。

　　家长可以通过设置，在上课时间内关闭儿童手机的通信功能，手机就变成了普通的电子表，避免了孩子上课打电话分神。同时，儿童手机没有游戏上网功能，甚至打电话的功能都“受限”，只能拨打设定好的号码，比如爸爸妈妈爷爷奶奶的电话，其他的通话一概屏蔽。为防止骚扰，儿童手机设置通话白名单，限制陌生人来电，只有事先设定好的号码才能与儿童机通话。

　　“儿童手机也相当‘聪明’，一旦手机关机了，能辨别出手机是没电关机了，还是孩子自己或者其他人给关掉的”，电信相关人士表示。

　　而且，儿童手机利用电信CDMA制式网络通讯，低辐射保护健康

　　3.要争得市场，仅依靠"国产"旗号还不够北斗目前依赖政府机构采用，有待进入广泛市场没有商业应用的支撑和大规模应用，仅凭部分行业的使用和军事应用，北斗导航系统很难完善。但从商业角度而言，由于前文提到的技术无突出特长、升级潜力低、市场占有率小和用户使用习惯等因素，北斗的性价比肯定难以和同样免费的GPS抗衡。

　　事实上，目前北斗系统的社会应用除了如渔业和林业外，就主要局限于政府机构的大规模使用。广州政府就是北斗系统的一个采购大户。在2011年8月，广州市8360台公务用车陆续安装了北斗定位终端，在之后又签约订购了10000台继续安装。

　　我国北斗卫星导航系统27日开始提供试运行服务，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其表示，与其他全球卫星导航系统相比，把短信和导航结合是中国北斗卫星导航系统的独特发明。

　　等到2020年左右北斗全球卫星导航系统建成之后，北斗系统所提供的定位精度在全球范围内将与GPS

　　相抗衡，而在增强区域也就是亚太地区，北斗的精度甚至会超过GPS。

　　短信服务是特色

　　首创多种轨道设计

　　冉承其在新闻发布会上说，与美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统相比，我国北斗系统和这三大卫星系统的建设是不完全一样的。“我们首先建设了北斗卫星导航试验系统，和其他三大系统不同的是，我们是有源定位和短报文特色服务。”冉承其说，“短信服务是北斗卫星导航试验系统的特色，也是我们的优势，北斗卫星导航系统在设计之初就考虑了接续这种特色服务。”

　　冉承其介绍，一般来讲，世界上其他的全球卫星导航系统只是告诉用户什么时间、在什么地方，而北斗系统除此之外还可以将用户的位置信息发送出去，使用户想告知的其他人获知用户的情况。“它解决了何人、何事、何地的问题，把短信和导航结合，是中国北斗卫星导航系统的独特发明。据报道，其他全球卫星导航系统在后续系统的改进、设计过程中，也要借鉴北斗的短报文通信特色服务。”他说，“靠北斗一个终端，就可以走遍天下。”

　　中国卫星导航系统管理办公室技术部副主任郭树人举例，“以渔业、运输业的管理为例，利用GPS，每条渔船、每辆车辆都能够知道自己的具体方位;而利用北斗，除了让渔船和车辆实现自我定位之外，还能将信息统一收集和回收到管理中心，在那里的大屏幕上就可以一目了然地知道所有渔船或车辆都分布在什么地方。”

　　首创多种轨道设计

　　除此之外，为了提高区域覆盖性能，北斗全球卫星导航系统还将保留在区域卫星导航系统中采用的地球同步静止轨道和倾斜地球同步轨道相组合的轨道设计。这一设计在实现区域导航覆盖和提升区域导航精度方面，能够用更少的卫星达到更好的导航性能和效果，是最经济、最简单、最实用的设计方法。

　　郭树人说，无论是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯还是欧洲的伽利略，都只有一种轨道设计，即中圆轨道设计，只不过区别在选取三个轨道面还是六个轨道面上。而我国的北斗全球卫星导航系统在保留中圆轨道三个轨道面设计长处的基础上，集纳了多种轨道设计的优势于一身，是世界导航系统的首创。

　　与GPS兼容终端正在研发

　　冉承其介绍，北斗系统空间信号接口控制文件(ICD)测试版的中英文两种版本27日在北斗政府网站(www.beidou.gov.cn)同步上线。冉承其表示，ICD是开展北斗接收终端芯片研发以及相关应用研究必备的技术文件，在系统尚未完全建成时就发布，是为了尽早推动国内外相关企业参与北斗研发，推动北斗应用，加速产业化进程。

　　“目前，国内相关企业已经开始着手北斗应用终端的研发以及北斗系统和GPS系统兼容终端的研发，这意味着持有GPS终端的用户也可以使用北斗系统，用户也可以使用兼容北斗系统和GPS系统的终端。”冉承其说，“上个星期我到广东去做调研，看到许多企业已经在从事北斗终端的研发，看到了北斗应用终端在路上进行路测和跑车试验，性能都非常稳定。”

　　定位精度或超GPS

　　目前，北斗的定位精度已经可以达到20米左右，在我国境内的部分主要地区甚至可以达到10米。

　　从初步的测试数据来看，随着北斗区域卫星导航系统基本系统的建成和后续组网卫星的不断补充完善，系统的稳定性和定位的精准性将不断提高。

　　据了解，明年年底前，我国还将陆续发射六颗北斗导航卫星，在目前“3+5”的基础上补充两颗静止轨道卫星和四颗中圆轨道卫星，形成“5+5+4”的星座格局，通过星座结构的加强和备份，提高整个系统稳定性。据介绍，北斗区域卫星导航系统建成以后，在亚太地区的导航精度将与GPS相当或略有差距。等到2020年左右北斗全球卫星导航系统建成之后，北斗系统所提供的定位精度在全球范围内将与GPS相抗衡，而在增强区域也就是亚太地区，北斗的精度甚至会超过GPS。

　　北斗广泛应用于经济社会各方面

　　冉承其称，中国在2000年建成了北斗卫星导航试验系统以后就着手推动北斗卫星导航试验系统在国民经济、社会各个方面的应用，目前已经广泛应用于交通运输、通信、电力、金融、气象、海洋、水文监测等等各个方面。

　　“特别是在2008年南方的冰冻灾害，四川汶川的抗震救灾，以及青海玉树的抗震救灾中发挥了巨大的作用。”冉承其指出，在北斗卫星导航系统的建设进程中，已经基本具备试运行服务的能力，所以中国相关的部门和各省市已经及早着手推动了北斗卫星导航系统的运用。

　　为公车监管提供新途径

　　冉承其举例指出，比如交通运输部正在开展的重点运输过程车辆监控管理、服务示范系统工程，它可以重点解决“两客一危”，就是大家非常关心的客运班车、旅游包车、长途危险品运输车在运输过程中的监管和服务问题。

　　冉承其还表示，中国气象局也正在组织开展基于北斗的大气、海洋和空间监测运行应用，对推动提高国家空间气象监测预警能力、降低灾害危害程度都带来了巨大的作用。

　　“此外，该系统还为公务用车监管提供了新的途径，也取得了明显的效益。因此，其他的省市和部门，比如林业局、农业部、上海市、湖南省等等都在积极开展北斗系统的示范应用。”冉承其如是说。

　　保障金融军事各方面的安全

　　中国卫星导航学术年会科学委员会执行主席，中国工程院院士刘经南表示，北斗已有的一些应用，比如说利用北斗系统进行时间传递和时间同步的研究，已经在科学、金融、电力及通信中得到广泛应用。

　　刘院士说，因为保证时间的一致性是非常重要的需求，比如金融的贸易都要有时间点，错了时间点，可能原来是赚的，后来就亏了，所以金融的时间必须由我们国家自己掌握的时间系统来保障。

　　此外，如果在某场谁都不愿看到的战争冲突中，美国终止GPS对中国区域的服务，中国的精确制导武器怎样克服“盲区”?以上这些，都需要我国有自己的导航系统来保障。

　　汶川大地震中北斗小试身手

　　中国的老百姓真正开始认识北斗应该是从2008年的汶川地震开始的。随着天崩地裂的震动，基础设施和通讯设施全部被破坏，地震灾区瞬间成为了信息孤岛。

　　在常规通讯手段失灵的情况下，中国卫星导航应用管理中心为救援部队紧急配备了一千多台北斗卫星导航试验系统终端机。救援队利用北斗终端机的短报文功能实现了各点位之间以及点位与指挥部之间的信息联络。

　　全球四大导航系统

　　目前全世界一共有四大全球卫星导航系统：美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯系统、欧洲正在建设的伽利略系统和中国的北斗系统。

　　GPS系统是世界上最早建立的全球卫星导航系统。系统的成熟性、服务的精度，都处于最领先的水平。俄罗斯正在加紧恢复建设格洛纳斯系统，已经基本建成，即将提供相应的服务。伽利略系统正在建设，目前还没有提供正式服务。

　　北斗应避免国产系统以往常出现的糟糕使用体验，才能走得更远国产系统让人忧虑的使用体验也会影响用户的选择，而且这点有前车之鉴。曾经号称中国区域内数据资源最全的地理信息服务网站“天地图”在2010年10月21日开通。开通时，据中国国家测绘局称：“天地图”的诞生标志着中国正式涉足网络卫星地图这一领域。但这一服务一经推出，就被人发现“天地图”的卫星图与谷歌地图同源，而且数据要老于谷歌卫星图4年。到最后，国家测绘局自己也承认了这一点。此外，该系统各种载入刷新极慢，用户体验很差，远远落后于各家商业网站的地图服务，到今天也鲜有人使用。

　　还需要补充的一点，北斗系统对用户隐私权的保护能否到位也值得商榷。当然，这一问题在它的对手GPS也同样存在：《时代》周刊2010年8月发表了一篇亚当科恩(Adam Cohen)的文章《老大哥在用GPS看着你》，其中对定位系统如何侵犯隐私有段这样的表述：“在午夜时分，美国政府特工偷偷溜你家后院，在你的汽车上装个GPS设备，这样一来便可以随时随地监控你的行动。而且这并没有触犯《第四修正案》的权利，因为在自家的车道上美国公民没有获得合理的隐私权，并且也没有合理的理由让政府停止监控这种行为。

　　论文范文：

　　这篇工业论文投稿发表了程控交换机的维护与管理，程控交换机用于电话交换网的交换设备，它以计算机程序控制电话的接续。程控交换机是利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的电话交换机。论文介绍了程控交换机的维护特点，并探讨了如何管理与维护，预防故障的出现。