衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)學(xué)科發(fā)展研究

魏娜

摘要：衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)是事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國家科技進(jìn)步、國家安全等多方面的綜合技術(shù)領(lǐng)域。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步建成為我國衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了良好契機(jī)。我國應(yīng)該抓住這一機(jī)遇，大力推進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位學(xué)科的發(fā)展，為培養(yǎng)大量高精尖專業(yè)人才，爭(zhēng)奪衛(wèi)星導(dǎo)航與定位國際市場(chǎng)奠定良好基礎(chǔ)。本文旨在調(diào)研國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)國內(nèi)外最具代表性的高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，為我國該學(xué)科的發(fā)展提出了若干建議。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)；BDS；學(xué)科發(fā)展

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）19-0059-02

一、引言

衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)是利用各種用戶終端接收由衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)播發(fā)的、并沿著視線方向傳送的信號(hào)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)航、定位和授時(shí)。將衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)與傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位技術(shù)相比較可知，衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)具有高時(shí)空分辨率、全天候、連續(xù)地提供導(dǎo)航、定位和定時(shí)的特點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，已經(jīng)成為當(dāng)今世界高技術(shù)群中對(duì)現(xiàn)代社會(huì)最具影響力的技術(shù)之一，并且已然滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用于海上艦船、陸地車輛、航空與航天飛行器的導(dǎo)航，以及大地測(cè)量、石油勘探、精細(xì)農(nóng)業(yè)、精密時(shí)間傳遞、地球與大氣科學(xué)研究以及移動(dòng)通信等多領(lǐng)域。未來衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)將進(jìn)入以保障地球系統(tǒng)環(huán)境安全、發(fā)展戰(zhàn)略性新興空間信息產(chǎn)業(yè)、探索地球系統(tǒng)的新階段。

衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)是事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國家科技進(jìn)步、國家安全等方面的綜合技術(shù)領(lǐng)域，是國家科技實(shí)力與競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志之一[1]。世界主要軍事大國以及經(jīng)濟(jì)體都競(jìng)相發(fā)展獨(dú)立自主的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS），包括：美國的GPS（Global Positioning System）、俄羅斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System），歐盟的GALILEO（Galileo Navigation Satellite System）以及中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS（BeiDou Navigation Satellite System）。

當(dāng)前，衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)正在從單一的GPS時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘈亲⒋婕嫒莸腉NSS新時(shí)代，衛(wèi)星導(dǎo)航體系全球化和增強(qiáng)多?；?；從以衛(wèi)星導(dǎo)航為應(yīng)用主體轉(zhuǎn)變?yōu)镻NT（定位、導(dǎo)航、授時(shí)）移動(dòng)通信和Internet等信息載體融合的新階段。BDS的逐步建成為我國衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了良好契機(jī)[2]。我國應(yīng)該抓住這一機(jī)遇，大力推進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，為培養(yǎng)大量高精尖專業(yè)技術(shù)人才，爭(zhēng)奪衛(wèi)星導(dǎo)航與定位的國際市場(chǎng)奠定良好基礎(chǔ)。本文旨在調(diào)研國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)國內(nèi)外最具代表性的高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析，為我國衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)學(xué)科的發(fā)展提出若干建議。

二、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)學(xué)科發(fā)展

目前，國內(nèi)研究衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)的高校和機(jī)構(gòu)主要包括：武漢大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中南大學(xué)、河海大學(xué)、山東科技大學(xué)、長安大學(xué)、上海天文臺(tái)、中國測(cè)繪科學(xué)研究院和中國科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所等[3，4]。本文以武漢大學(xué)作為國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位學(xué)科的研究代表。武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心始建于1998年，以建設(shè)世界一流學(xué)科為目標(biāo)，經(jīng)過十余年的努力，在衛(wèi)星導(dǎo)航及相關(guān)領(lǐng)域開展了廣泛深入的研究，為我國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的新技術(shù)、新方法和新應(yīng)用的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

目前已建成亞洲唯一的國際IGS分析中心、國際IGS數(shù)據(jù)中心，全球連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)（IGMAS）數(shù)據(jù)中心以及武漢大學(xué)北斗試驗(yàn)跟蹤網(wǎng)。發(fā)表高水平SCI論文數(shù)量也與日俱增，包括《Journal of Geophysical Research》、《Journal of Geodesy》和《GPS Solution》等。每年培養(yǎng)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位的碩士研究生、博士研究生達(dá)到兩百余人。為了實(shí)現(xiàn)世界一流學(xué)科建設(shè)的目標(biāo)，需要以世界領(lǐng)先學(xué)科為標(biāo)桿，通過與世界領(lǐng)先學(xué)科的對(duì)比與分析，找出本學(xué)科發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和不足，明確發(fā)展定位。為此，我們深入調(diào)研了澳大利亞新南威爾士大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院的測(cè)繪學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，從人才培養(yǎng)、隊(duì)伍建設(shè)、科學(xué)研究、國際交流、社會(huì)服務(wù)幾個(gè)方面進(jìn)行了全方位的對(duì)比分析。

（一）澳大利亞新南威爾士大學(xué)

澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）測(cè)量與空間信息工程系成立于1960年，隸屬于土木與環(huán)境工程學(xué)院，該學(xué)院在2012-2014年QS世界大學(xué)學(xué)科排名中位列前20。測(cè)量與空間信息工程系是世界一流的大地測(cè)量與衛(wèi)星導(dǎo)航研究團(tuán)隊(duì)，是澳大利亞排名第一的地球觀測(cè)研究機(jī)構(gòu)。測(cè)量與空間信息工程系以GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位為主要研究方向，在衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理算法、組合導(dǎo)航、室內(nèi)導(dǎo)航、遙感技術(shù)及應(yīng)用等領(lǐng)域具有雄厚的實(shí)力。主要的研究方向包括：多GNSS系統(tǒng)導(dǎo)航定位、衛(wèi)星接收機(jī)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理算法、多傳感器融合算法及應(yīng)用、室內(nèi)定位、大地測(cè)量參考框架、遙感技術(shù)與應(yīng)用以及激光雷達(dá)測(cè)量等。該系現(xiàn)有1名教授，3名副教授和4名高級(jí)講師，其中Rizos教授在2011年當(dāng)選為國際大地測(cè)量學(xué)會(huì)（IAG）主席。為大地測(cè)量研究以及應(yīng)用領(lǐng)域培養(yǎng)了大量優(yōu)秀的人才，現(xiàn)有在讀博士研究生33名。該系自1960年成立之日起，便與美國、德國、英國等著名大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)部門建立了長期的、廣泛的國際合作關(guān)系。2010年以來，共發(fā)表論文450余篇，其中SCI論文近200篇。培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的博士和碩士畢業(yè)生，獲得了許多學(xué)生獎(jiǎng)，同時(shí)畢業(yè)生受到用人單位的一致好評(píng)。導(dǎo)航定位領(lǐng)域的畢業(yè)生中，許多已經(jīng)成為澳大利亞最多產(chǎn)、最有創(chuàng)新能力和最有影響力的研究人員。

（二）美國麻省理工學(xué)院（MIT）

美國麻省理工學(xué)院（MIT）大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)系隸屬于地球、大氣和行星科學(xué)學(xué)院，該學(xué)院在地質(zhì)、地球物理等領(lǐng)域有百余年的悠久歷史。該系主要研究方向包括：衛(wèi)星精密定位定軌理論、方法和軟件、地殼形變監(jiān)測(cè)、激光測(cè)高、地球內(nèi)部構(gòu)造等。現(xiàn)有研究和教學(xué)人員10人，為大地測(cè)量領(lǐng)域培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才，很多已經(jīng)成為了本學(xué)術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)系是世界著名GNSS高精度數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT的主要研發(fā)機(jī)構(gòu)，過去二十余年GAMIT軟件在衛(wèi)星精密定軌定位、地殼形變監(jiān)測(cè)、地球環(huán)境變化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了大量的成果。上世紀(jì)90年代，以該系為依托建立了IGS分析中心（MIT），為IGS提供精密的GNSS產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量長期位列各分析中心前茅，為推動(dòng)GNSS技術(shù)在精密導(dǎo)航定位領(lǐng)域的應(yīng)用做出了突出貢獻(xiàn)。美國麻省理工學(xué)院的在GNSS數(shù)據(jù)分析方面研究處于世界領(lǐng)先水平。

與上述兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)相對(duì)比可知，武漢大學(xué)在衛(wèi)星導(dǎo)航定位研究方向方面，相對(duì)全面；在研究的深度方面，與澳大利亞新南威爾士大學(xué)水平相當(dāng)，與美國麻省理工學(xué)院相比還有一些距離；從辦學(xué)規(guī)模來看，武漢大學(xué)優(yōu)勢(shì)明顯。因此，應(yīng)該在需要鞏固現(xiàn)有成績的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升國際影響力，建成具有世界一流水平的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新平臺(tái)。需要提高的方面包括如下四點(diǎn)：增加高端論文發(fā)表數(shù)量與質(zhì)量，尤其是SCI檢索論文；加強(qiáng)國際間的交流和合作，爭(zhēng)取舉辦有影響力的大型國際會(huì)議；擴(kuò)寬人才培養(yǎng)和就業(yè)渠道，為國際大地測(cè)量界輸出更多高層次的優(yōu)秀人才；增加國際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和國際學(xué)術(shù)期刊的任職，掌握國際話語權(quán)。

三、結(jié)語

近二十年來，我國在衛(wèi)星導(dǎo)航與定位學(xué)科取得了巨大的發(fā)展，一大批高校及研究設(shè)立了與該學(xué)科相關(guān)的一級(jí)博士點(diǎn)，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的專業(yè)人才。但與國外著名高校和研究機(jī)構(gòu)相比，在學(xué)科發(fā)展的深度和廣度方面還存在著一定的差距。我國應(yīng)緊抓北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的良好機(jī)遇，建設(shè)世界一流的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位學(xué)科。

參考文獻(xiàn)：

[1]程鵬飛，楊元喜，李建成，孫漢榮，秘金鐘.我國大地測(cè)量及衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的新進(jìn)展[J].測(cè)繪通報(bào)，2007，（02）：1-4.

[2]寧津生，王正濤，測(cè)繪學(xué)科發(fā)展綜述[J].測(cè)繪科學(xué)，2006，（01）：9-15.

[3]楊軍，曹沖，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用需求及效益分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2004，（09）：775-778.

[4]楊元喜，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)展、貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2010，（01）：1-6.