【车仔你懂得】车载导航的小伙伴—卫星

    [ZOL汽车电子]大家好，【车仔你懂得】终于和大家见面了，小编以前不仅是小编，更是汽车小白（兼职路痴），最常光顾的公交——11路。不过，走过南闯过北长江黄河喝过水的小编，从未因不认路都丢过，为何？并不是因为我面相安全，而是多亏了各种导航技术。

    汽车是当代最主要的出行代步工具，不论是长距还是短途，车载导航设备必不可少。尽管时下手机导航风头正盛，但是从安全与续航的角度考虑，车载导航是过去、现在也是未来。从技术层面上讲，车载导航应该成为车载卫星导航，导航的基础，便是卫星和卫星技术。那么，今天小编就跟大家唠唠车载导航的小伙伴——卫星的那些事儿？快上车！

一、定位技术史回顾

    首先，我们要明确导航的定义——导航，是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。这个概念至少说明了三点：

    1.导航需要专用设备支持；

    2.导航解决的是点到点的空间位移；引申：导航技术必学解决点的定位问题。

    3.导航天然涉及线路规划问题。

    其中，第二点，是解决一切问题的逻辑起点。因此，确定某个点的绝对坐标，是导航问题的核心，这个问题直到人造卫星出现之后才告解决。

人造卫星

    这里的卫星，指的是众多类型的应用卫星中的一类——导航卫星。当然，实现卫星导航仅仅依靠卫星还是不够的，而是依靠一整套——全球定位系统，这套系统至少需要三个部分——空间部分、地面控制系统、用户设备部分。我们今天只聚焦空间部分，空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息。

   目前，具备全球意义的卫星定位系统有四个：美国的全球定位系统GPS、我国自主知识产权的北斗定位系统、俄罗斯的格洛纳斯GLONASS、欧盟的Galileo系统。以前，只有美国的GPS可以称之为全球定位系统，不过随着这项技术的普及和各家定位系统差距逐渐缩小，这种专属概念在不断淡化。那么，我们就来逐条看一看各家都有什么看家本领！

1.美国全球定位系统(GPS)：胜在成熟

    布局：28颗卫星(其中4颗备用)早已升空（1994年部署完毕），分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米，综合定位的话，精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。

    特性：三星定位，军民两用。由于GPS定位技术涉及军事用途，美国限制非特许用户利用GPS定位精度。GPS系统除在设计方面采取了许多保密性措施外，还对不同的用户提供不同的服务方式。

    进展：1973年12月，美国国防部批准陆海空三军联合研制全球定位系统(GPS)，1993年覆盖全球，广泛使用。目前正在试验下一代卫星导航系统。

2.俄罗斯“格洛纳斯”系统(GLONASS)：抗干扰能力强

    布局：已有28颗卫星(其中4颗备用)，导航精度在5至6米左右，预计2015年可实现导航精度达1米左右。但民用领域开放的精度约为10米。特性：三星定位，精度比GPS低，军民两用，采用两种频率信号。工作不稳定，卫星工作寿命短。

    进展：苏联国防部于20世纪80年代初开始建设全球卫星导航系统。于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。卫星的设计经历了无数次改进，格洛纳斯K自2011年起服务范围拓展到全球。格洛纳斯是继GPS之后第二个军民两用的全球卫星导航系统。俄联邦宣称格洛纳斯系统军民两用，不带任何限制、不引入SA机制，也不计划对用户收费。

3.欧洲“伽利略”系统(GALILEO)：纯民用领域

    布局：计划30颗卫星(其中3颗备用)，卫星轨道位置比GPS略高，离地面高度24126千米。定位误差不超过1米。目前，只有26颗投入应用，还有4颗在轨验证(IOV)卫星正在生产之中，将于近期发射入轨。伽利略提供的公开服务定位精度通常为15－20米和5－10米两种档次。公开特许服务有局域增强时能达到1米，商用服务有局域增强时为10厘米。

    特性：三星定位，专门为民用。将来精度最高的全开放的新一代定位系统。可为地面用户提供3种类型的信号供选择，其中包括免费信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。

    进展：欧空局与欧盟在1999年合作启动，2005年首颗试验卫星成功发射，2008年开通定位服务。

4.中国“北斗”系统(COMPASS)：互动性和开放性

    布局：由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，定位精度10米。目前10颗卫星开始应用，定位精度只达到25米。将在2020年发射完成全部35颗“北斗”卫星，为全球提供导航服务。目前已成功发射17颗“北斗”导航卫星。

    特性：双星定位，民用为主，军事能力有限。能在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。在定位性能上有所创新，不仅能使用户知道自己所在位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外，中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性，促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。北斗卫星导航系统向全世界提供的服务均为免费。

    进展：第一步是试验阶段，用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务；第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统；第三步是到2020年，建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统，形成全球覆盖能力。    

二、车载导航中应用的主要技术

    细心的朋友可能在日常生活中还遇到过A-GPS、A-BDS等，不明就里，会误以为是次世代的导航技术。A在这里是assistant的首字母，表示辅助的意思，A-GPS和GPS是相辅相成的。

1.从功能实现上讲：

    以GPS为例，GPS指的是纯卫星定位技术，其导航功能主要依靠以卫星为核心的导航设备实现。

    而A-GPS则不然，是辅助定位技术，其导航功能主要通过移动通信运营基站实现快速定位。

A-GPS工作原理

2.从使用场景上讲：

    纯卫星定位技术，使用场景广，涉及的距离长，但在高大障碍物或水下环境、室内环境下，其定位系统会大幅衰减，甚至无法完成定位；

    而辅助定位系统，由于是靠移动通信基站实现定位，其短距离内，其定位更加快速，受到障碍物影响的幅度较低。

3.从应用设备上讲：

    一般情况下，纯卫星定位系统更多的应用在车载导航中；而辅助定位系统，最典型的应用场景便是手机导航。

    怎么样，是不是第一次把车载导航和卫星之间的关系听得这么清楚！

三、思考题：

您认识这个标志吗？

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