衛(wèi)星導航通信融合的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

蔣林芝

摘 要：隨著科學技術(shù)的不斷地發(fā)展，衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)在功能上得到了巨大的提升。并且隨著人們對位置安全以及位置信息準確性的要求的提升，通信系統(tǒng)與衛(wèi)星導航系統(tǒng)的融合成為衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)展的主要技術(shù)基礎。目前在衛(wèi)星定位科學領域?qū)⑿l(wèi)星導航與通信進行融合的技術(shù)發(fā)展有兩大趨勢，一種是基于GPS系統(tǒng)進行技術(shù)融合，實現(xiàn)系統(tǒng)性能提升的COMPASS、GLONASS等；而另一種則是由于GPS系統(tǒng)中存在的缺陷而進行技術(shù)改進發(fā)展的導航通信融合系統(tǒng)與導航補充增強系統(tǒng)。

關鍵詞：衛(wèi)星導航；融合；GPS技術(shù)

在人類社會的生產(chǎn)生活中，衛(wèi)星導航定位技術(shù)與通信技術(shù)的作用越來越重要。目前我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在世界上處于領先地位，具有覆蓋范圍廣、用戶容量大等特點，并且采用廣播的形式進行信號的傳播，同時接收機以被動的方式進行信號接收，因此在使用上是極為方便的。并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，其功能將會得到更大程度的提升。本文將針對目前衛(wèi)星導航與通信技術(shù)的融合現(xiàn)狀進行分析，并對其未來的發(fā)展狀況進行展望。

1 導航與通信融合的現(xiàn)狀

當今社會，無論是在工業(yè)生產(chǎn)中還是人們的日常生活中，都需要衛(wèi)星導航技術(shù)來提供目標位置信息，并需要通信技術(shù)將位置信息進行隨時的報告[1]。如在交通運輸行業(yè)中，就需要負責運輸?shù)娜藛T通過衛(wèi)星導航定位技術(shù)掌握行車目標的位置以及行車路線。而指揮中心也會通過該技術(shù)對車輛位置進行掌握，保障對車隊的指揮。與此同時兩者之間也需要進行隨時的通信保持聯(lián)系，確保在出現(xiàn)危險或是特殊情況時，可以及時地進行處理或是求救。因此目前導航與通信進行融合的技術(shù)已經(jīng)成為衛(wèi)星定位技術(shù)主要的發(fā)展趨勢。

目前在世界上全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展有兩大趨勢，一種是基于目前的GPS技術(shù)進行提升的發(fā)展趨勢，包含Galileo、GLONASS等；另一種是針對GPS技術(shù)的不足之處進行改進的發(fā)展趨勢。即導航通信融合系統(tǒng)與導航補充增強系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)在社會上是主要的應用技術(shù)，主要是以原有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)之外的其他通信衛(wèi)星或是其他的通信手段完成增強系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)的開發(fā)能夠滿足用戶對授時、定位以及測速方面的要求，但是還存在一點不足，就是無法滿足用戶的通信要求[2]。這主要是由于在定位系統(tǒng)開發(fā)時，人們在通信技術(shù)方面還沒有一定的認識，因此并沒有將這一需求考慮在內(nèi)。但是隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)的應用也隨之興起，因此人們產(chǎn)生了位置通信服務的需求。為了實現(xiàn)GPS系統(tǒng)的通信功能，設計人員不得不在原有的定位系統(tǒng)之外加裝進行信息回傳的裝置。目前我國采用的定位消息回傳裝置，是將GPS系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行相連或是與地面網(wǎng)絡基站信號連接的方式。這樣在平時人們使用移動手機時，就可以輕易地進行位置信息的交流，使人們獲得極大的方便。

2 衛(wèi)星導航與衛(wèi)星通信融合的技術(shù)體制及趨勢

目前我國所使用的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)依然沿用了第一代北斗系統(tǒng)的雙向報文通信功能。在運用的通信信道和定位通道上并沒有做出改變，依然與一代中的帶寬、速率以及頻率上保持相同。所發(fā)生的技術(shù)改變，主要是對其傳輸?shù)男盘杻?nèi)容、通信的報文內(nèi)容以及用戶對定位的請求信息上有所變化。因此如何更好地提升系統(tǒng)性能，將衛(wèi)星通信與衛(wèi)星導航進行較好的融合，是值得我們探討的技術(shù)問題。

2.1 單支路導航通信電文方式

在進行將衛(wèi)星導航與衛(wèi)星通信技術(shù)融合的過程中，可以采用單支路導航通信電文的方式。將導航系統(tǒng)與通信系統(tǒng)設置在一個衛(wèi)星通道上，進行位置信號與通信信號同時傳輸[3]。與此同時定位電文與通信電文之間就會進行交替?zhèn)鬏?，確保接收機可以在接收到位置信息同時及時使用戶可以進行通信功能的使用。該方式下運行的衛(wèi)星定位通信系統(tǒng)所采用的電文格式是由非連續(xù)性的超幀組合而成的，而這些超幀就是通信電文與定位電文進行交替組成的。該模式下的系統(tǒng)所包含的導航電文由于采用的是短碼的定位段進行信號傳輸?shù)?，因此不利于對位置信息的捕捉。而通信電文所采用的通信段則是長碼，不僅提高了系統(tǒng)的測距進度，而且還具備信息不易被截取破譯的優(yōu)勢，因此實現(xiàn)了導航與通信定位的雙重功能的發(fā)揮。但是該模式下的融合技術(shù)還存在著一定的不足，那就是所采用的雙向定位會使定位目標輕易地暴露人前，不適于軍事通信。

2.2 I、Q分支路模式

采用此種模式將導航技術(shù)與通信技術(shù)融合，主要就是將兩個系統(tǒng)中所發(fā)出通信電文與導航電文進行分別的放置并進行信號回傳的方式。通常將導航電文放置在I線路上進行擴頻調(diào)整，而將通信電文設置在Q支路上進行調(diào)制。兩條支路所選用的相交方式也是正交的方式。在I支路上所采用的是短碼低信息速率的方式進行信號傳輸，這樣有利于接收機對于導航信號的捕捉；并且在Q支路上采取長碼的傳輸方式，有利于提升系統(tǒng)的測距進度[4]。最后在將二者的傳輸信號發(fā)送到載波上進行融合發(fā)送給用戶。該模式與單支路導航通信模式的不同之處在于，所采用的超幀是連續(xù)性的，因此可以滿足用戶的持續(xù)定位導航需求，且用戶位置信息不會輕易地被截獲暴露。

3 結(jié)語

通過對衛(wèi)星定位系統(tǒng)中導航通信融合技術(shù)現(xiàn)狀的分析，以及進行了相關的技術(shù)上的融合設計即單支路導航通信模式和I、Q分支路導航通信融合模式。發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)在未來的發(fā)展與技術(shù)提升中，完全可以實現(xiàn)用戶對定位信息通信需求的滿足，并具備著廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]葉利坤.我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].華中科技大學，2009.

[2]任鵬.中國衛(wèi)星導航定位企業(yè)發(fā)展實證研究[D].廈門大學，2005.

[3]孟祥荔.基于GPS定位的移動機器人導航系統(tǒng)的研究[D].天津理工大學，2007.

[4]程慶文.中國航天科工集團公司衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].天津大學，2010.

（作者單位：大連艦艇學院）