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从技术层面上分析北斗与GPS的九大区别

时间:05-08 来源:北斗天汇 点击:

所有方案里最好的一个。言归正传,北斗卫星导航系统在这个创新的空间星座支持下,仅仅发射了16颗卫星,就于2012年12月27日在亚太地区正式开通运行。这有利于加快北斗的商用进程,有利于对后续的系统做进一步改进,有利于加快北斗产业链的成熟。毕竟北斗的最大市场肯定是中国嘛,先让北斗系统在亚太地区发展几年,让芯片成熟几年,想推广到全球的时候也会相对容易。而且亚太地区的卫星利用效率肯定也更高,更值得优先投资。

6、局部加强,逐步成熟

理论上GPS在全球的定位精度是相当的。北斗系统针对中国及其周边地区是特别加强过的,在国内卫星的几何条件比较好。单点定位的精度取决于两个方面:一是观测量精度,二是所观测卫星的空间几何分布。导航中用精度衰减因子DOP 来表示卫星空间图形的贡献,包括:空间精度衰减因子GDOP 、位置精度衰减因子PDOP、时间精度衰减因子TDOP、平面精度衰减因子HDOP、垂直精度衰减因子VDOP、相对定位几何精度衰减因子RDOP。随着北斗全球系统逐渐成熟,DOP 越来越小,它在中国及周边地区的定位精度超过GPS也只是时间问题。"逐步成熟 " 并不是一个托词,而是技术、理论上的进步。

(1)卫星数量增加。GPS设计使用21+3颗卫星,即21颗工作卫星,3颗备用卫星。目前GPS实际已经使用了32颗卫星,卫星数量越多,就会得到越多的冗余数据,数据就越可靠,DOP值越小。北斗现在只有16颗,等北斗卫星的数量越来越多,也会得到更多观测数据,精度提升是必然的了。目前北斗芯片一般会支持GPS,可能存在以下原因,第一是补充北斗系统的精度,第二是为了开拓市场(刚开始只支持北斗没人用啊)。这样的话芯片更复杂,功耗更高,开发难度更大。但也不能说全是坏处,目前兼容不同系统也是行业发展的趋势,GLONASS芯片一般也要兼容GPS,北斗芯片也有支持GLONASS甚至三个系统的。兼容系统,数据冗余更多了,精度更高,DOP小,这项功能做好了也会成为中国芯片厂商的优势。

补充一下,目前魅族MX4,MX4pro,小米4,华为G7,三星S5,NOTE4现在均已支持GPS、GLONASS、北斗。可以看到,兼容三大导航系统已经是大势所趋,相信在不久的将来,兼容北斗的终端将会越来越多。

(2)改正模型优化。与信号传播路径有关的误差有:对流层折射误差,电离层折射误差延迟误差,多路径效应,地球自转效应误差。这些误差是没办法完全消除的,只能不断减小。用于改进电离层折射误差延迟误差的Klobuchar模型就是根据长时间气象观测数据,构造出电离层折射随时间变化的经验公式。说白了就是猜出来的,不过是有水平,有数据支持,聪明的猜,才出来后进行试验验证,好用就留着,不好用就继续改。全球不同地区的电离层对流层都是不同的,这些公式是根据国外的观测数据构造的,用在中国自然会差一些,我们需要给北斗更多的时间累计观测数据,等待开发或优化更多的适合中国地区的改正模型。

(3)卫星轨道精度提高。卫星的实际运行轨道肯定与设计轨道有一定的差距。伪距定位的原理是:采用距离后方交会的方法确定接收机天线的三维坐标。只有卫星轨道精度提高了定位精度才会高。卫星的轨道是通过监控站的观测数据拟合出来的,观测时间越久,累积的数据越多,拟合的轨道越精确。北斗缺少国外的观测数据,所以轨道精度在亚太地区较高,在国外的轨道精度会比较差。弥补这个缺陷也需要给北斗时间。再提一下地球静止轨道(GEO)卫星。GEO卫星相对地球做不到完完全全的静止,会有一定的漂移。而地球同步轨道只有一个,资源非常稀缺,国际上把这个轨道划分成了一小段一小段的圆弧,卫星只能在分配的范围内移动,否则可能与其他卫星相撞,所以每隔一段时间就需要调整GEO卫星位置。目前调整北斗采用的是脉冲式,只能按整次数来调整卫星的位置,不能是零点几次,所以可能出现多一次嫌多,少一次不足的情况。在后续发射的GEO卫星,调整卫星会改用连续式,想喷多少就喷多少,增强卫星控制能力与精度。一旦进行调整,之前的观测数据就会作废,需要重新累积数据。在调整卫星期间,那颗卫星处于失效状态,因为我们不知道它的具体位置,需要几天时间来重新定轨。但好在GEO卫星数量比较少(5颗),定轨比其他两种卫星容易一些,速度也比较快一些。其他两种卫星不存在这种情况,观测时间久了,拟合的轨道精度自然就提高了,直到它耗尽为止。

7、定位精度

北斗系统定位精度由水平25m、高程30m,提高至目前水平10m、高程10m,测速精度由每秒0.4米,提高至0.2m,受时精度优于20ns,目前在中国及周边地区,北斗系统服务性能与GPS

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