北斗导航与GPS定位技术在航海定位中的对比分析

北斗导航与GPS定位技术在航海定位中的对比分析

作者：鲁茜

来源：《世界家苑·学术》2018年第02期

摘 要：本文根据北斗导航系统和GPS定位技术，对北斗导航系统以及GPS定位技术的基本原理进行了简单的概述。然后结合实验比较，分析对比了北斗导航和GPS定位技术在航海定位中的精准度。

关键词：北斗导航；GPS定位技术；航海定位；对比分析

众所周知，导航技术的运用价值就是精准定位、引导人们前进线路。GPS定位技术是西方国家研制的在全球首个投入使用的卫星导航系统，GPS定位技术比较成熟，系统功能非常稳定。中国自行研制的北斗导航系统是可以全天候提供卫星导航数据信息的导航系统，北斗导航的诞生突破了GPS定位技术市场垄断，可以有效推进中国导航事业可持续发展。下面就针对北斗导航和GPS定位技术在航海定位中的对比展开了分析论述，希望以此推动中国航海技术稳定发展。

一、北斗导航系统概述

通常来说，北斗导航系统可以主动进行位置定位，同时还具备全双工传递数据的功能，这也是北斗导航系统的特征及亮点。因为北斗信号可以到达的地区有一定限制，所以，其服务范围同样有限。北斗导航的结构是由处在和地球保持相对静止的两个卫星，即一个卫星的位置为800e，还有一个卫星的位置为1400e，北斗信号可以到达的地区仅仅是我国与四周的一些地区。定位精准度大致在20米附近，采用双向传递的QPSK调制解调机制，可以承载的用户数目是每小时530000个。倘若控制中心通过卫星1和用户进行数据传递的往返时间是t1，控制中心通过卫星2和用户进行数据传递延时是根据控制中心系统检测出来的。中心控制系统和卫星1、2间隔的距离就是S1*与S2*，此时，经过控制中心传递数据往返延时就是t1与t2，如此就能够计算出S1与（S1+S2），最终将两者间距相结合起来就能推算出S2的值。根据综上分析，用户所在位置是两个球面交汇的位置，也就是球心是卫星1/球半径是S1与球心是卫星2/求半径是S2。除此以外，用户所在位置还在椭球面上，且这一椭球面平行于地球表面，所以此时会出现两个地理坐标，中国用户的地理位置就是北半球坐标。

北斗导航系统在通讯时，和其定位流程相同。第一，由控制中心取得其传递数据以后，采用检测配置到目的地IP地址，接着把应加密以后的信息数据经过空中卫星系统，传递到特定地区以内全部潜在的用户。而用户采用接收与解密获取卫星传递的数据信息，假设是非潜在用户，即使可以得到数据信息，也无法把该数据信息使用准确的解密制度破解信息，而即便获得了这一数据信息也是没有利用价值的信息。

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二、GPS定位技术概述

GPS定位系统所反映的是其处在地表监控系统的工作原理，是由几个部分构成的，即一个MCS、4个GA、6个MS，其中MCS就是主要的控制台；GA代表的是地表天线站；MS就是监控系统。在GPS定位系统中，用户设备是其核心构成部分，其是系统数据的目的地。在这之中，存在一个接收机，这一接受机是采用来接收来自GPS卫星传输的信息供用户使用。接收机可以根据固定卫星的角度，取得要检测的卫星。按照取得的信息数据追踪已经得到的卫星数据信息，同时计算卫星和用户设备距离的改变，得到其中的导航报文等等。最终采用有针对性的算法，得到用户设备经纬度等数据。

当前已经存在的GPS定位技术方式类型多样，可是总结起来就是把要检测的卫星看成是检测的中心点，在明确好卫星的正确位置坐标以后，后方交汇空间距离，如此一来就能够开展数学建模工作，且分析所处方位来定位。定位算法不仅能依据卫星的运动状态进行分划，也可以通过不一样的参考物的挑选情况进行分划。所以，定位算法通常使用的是伪距方法，当然，也可以使用多普勒定位方式等别的方式进行。

三、北斗导航和GPS定位技术在航海定位中的比较

此次研究以AIS船载自动识别系统为基本，获得船舶航行时的有关信号与数据，比如四周船舶信息等等，同时把这部分信息传输给岸上终端系统。在这一过程中，AIS船载自动识别系统可以把采集到的数据传递到北斗导航和GPS导航卫星上，通过卫星传递到控制中心。控制中心采用AIS解码等技术处理船舶信息，且把该信息储存到数据库里面，监控系统会自动读取数据库内的信息，同时把其呈现在电子屏幕中，如此就可以定位船舶，且实现对船舶航行的动态监管与控制。

通过把北斗导航系统船舶定位和GPS定位技术船舶定位的准确度进行比较，可以发现，每间隔两秒获取以该船舶航行有关的信息，每间隔480米长度设定一条极限。要注意的问题是北斗导航系统船舶定位检测的信息种类和GPS定位技术船舶定位检测信息种类不同，北斗导航系统检测信息种类是检测相位大小和B1速率与B2速率伪距。而GPS定位技术检测的信息种类是L1、L2与C1、P2，一直到高度角控制为15度。

根据北斗导航和GPS定位技术定位精准度的比较可以了解到，北斗导航系统船舶定位相位进度在4到5毫米之间，观察精确度是0.32到0.43米之间，这几个精度指标和GPS定位技术船舶定位大致相同。

检测卫星高度角对船舶定位精确度的影响，搜集不间断的几组历元分组数据信息，计算北斗导航系统与GPS定位技术船舶定位精确度结果，消除不正确的结果，得到高度角匹配精度预测值，进而计算出平均值。检测结果：就北斗导航系统而言，卫星高度角的增长，会导致船舶定位精确度也逐步增长，相反地，卫星高度角变小，则船舶定位精确度也会变小。在GPS

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定位技术船舶定位之中，此种关系依旧存在着，和北斗导航系统比较而言，GPS定位技术更为稳定，可以接收到很多的卫星信息；北斗导航系统船舶定位精确度更好一些。 结束语

北斗导航系统可达到全世界范畴内的定位及导航，因此在航海中的使用是非常必要的，经过比较分析，北斗导航系统航海定位精确度更好一些，可以实现定位导航等功能。因此，北斗导航系统运用于航海定位中可以推动中国航海技术高速发展。 参考文献

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[2]张飞跃，汪剑.北斗导航定位技术在溪洛渡水电站库区边坡监测中的应用[J].大坝与安全，2016（02）：1-5.

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（作者单位：长安大学地测学院）