浅析北斗导航系统的移动导航定位终端设计理论

杨森 中电科卫星导航运营服务有限公司

1 北斗卫星导航系统概述

2003年5月25日，我国第三颗“北斗卫星导航系统”卫星发射成功，2004年开始启动北斗卫星导航系统二代的建设，于2011年开始进行测试服务，直至2012年底该系统提供覆盖亚太大部分地区的正式卫星导航服务，并计划在2020年覆盖全球。北斗卫星导航系统是我国自主研发、知识产权独立的一套卫星导航系统，其坚持开放性、兼容性、渐进性的开发原则，建设一个技术先进、运行稳定、可靠性高、覆盖全球的导航系统，形成一个先进的卫星导航产业链，最终促进我国卫星导航应用产业的发展。

北斗卫星系统定位的原理是以三球相交为基础，用户向系统发送定位需求，提出服务项目的申请，两颗卫星在接受到服务需求信息后再将其发送至地面中心站，其接收到服务需求信息后再将用户所发送的信息解调出来，确定用户至两颗卫星的距离，获得两颗卫星的坐标后，以该坐标为圆心、以卫星至用户机的距离为半径形成两个球面，而两个球面交线的圆弧上就是用户机的位置。在北斗卫星导航系统中，地面中心所配置的电子地图可以提供一个非均匀球面，该球面以地心为球心、球心至地球表面的高度为半径，如果目标在赤道平面北侧，获取用户位置时计算出圆弧线与地球表面交点即可，用户所在位置信息再通过两颗卫星中的一颗发送至用户处，即可完成定位服务。在服务过程中地面中心站还会主动定位指定用户的位置，定位后会直接保存于中心站，用于后续的调度指挥、相关部门获得用户位置等，而不会将位置信息发送于用户。由此可见，北斗卫星定位系统属于主动式观向测距二维定位，卫星将地面中心控制系统解算出的位置发送给用户，且用户的位置信息、时间信息均可保存于地面中心站，因此可以实现整个系统的监控管理。

2 北斗卫星导航系统的优势

相比其它导航系统，北斗卫星导航系统主要体现出以下几个方面的优势：首先，相比GPS系统存在不具备通信能力的不足，北斗导航系统无需其它通信系统的支持即可完成移动定位及调度，可以实现定位及双向通信功能，而GPS必须通过其它通讯系统才能实现移动定位及监控。其次，北斗导航系统无通信区，可以实现全天候服务，覆盖范围广，至2020年即可实现全球覆盖。且北斗导航属于我国自主研发的定位系统，数据采用高强度加密措施，安全系数高，系统运行稳定、可靠，适用于关键部门应用。最后，适用集团用户。北斗导航系统采用独特的中心节点式定位处理技术，并采用指挥型用户机设计，不仅可以满足用户的定位需求，还可以主动获取用户的位置信息，因此适用于无依托地区数据采集用户数据，并适用于大范围的监管。

3 北斗定位导航系统移动导航定位终端结构

北斗定位导航终端系统采用独立的操作系统，其采用移动式设计开发，人机界面友好，体现出体积小、安全可靠、操作简便的特点，并可进行24h服务。北斗导航系统的子模块包括多项功能，其中用户通过表单或字符的形式向用户界面发送服务需求指令，系统会将数据以图形、文字的方式返回；通过通信功能接收卫星信号，将相关数据信息传递至主控模块；用户确定定位方式后，即可将准确坐标发送至移动终端完成定位服务。用户当前位置的地图、区域地图等信息主要通过地图功能体现出来，便于用户在地图上进行选择方向、移动、拉近拉远等动态操作。用户输入某个定位信息后，系统自动搜索位置，并精准的显示出来，系统在接收到用户输入的出发地、目的地信息后，会利用路由算法计算出最短路径，并向用户显示导航地图。系统的整个数据传输过程均应用AES算法进行加密，以最大程度上保证数据的安全性、可靠性。用户还可以对导航系统终端进行个性化设置，系统可以对地图数据进行备份、更新版本，以满足用户下载地图文件的需求；此外，系统还可以根据用户的个人权限对其操作范围进行限制，及提示更新新版本。

4 北斗定位导航系统移动导航定位终端系统设计

北斗定位导航系统移动导航定位终端硬件系统包括三大模块，即射频信号处理模块、数字基带信号处理模块、天线接口等。其中射频信号处理芯片电路、噪声放大器电路、温补晶振、声表面波滤波器电路等共同组成了射频信号处理模块，顾名思义该模块主要对卫星高频信号进行处理，并将数字中频信号输出系统。数字基带信号处理芯片、串行接口电路、RTC晶振电路等部件组成了数字基带信号处理模块，其主要功能是接收、调解上级数字中频信号，获得导航电文、载波相位、伪距等卫星信息，并按照标准协议计算、输出数据信息。卫星天线接口的主要作用是接收卫星信号。北斗导航定位终端系统采用Linux系统，其不仅兼容性强，具有可移植性，而且可定制，无论是开放性还是精简性均优于其它网络系统。

[1]黄电光.基于4G移动互联网的探讨[J].中国高新技术企业,2013(6):102

[2]郭晋.北斗与GPS导航定位系统对比分析研究[J].科技资讯,2011(28):60.

[3]鲁维,胡山.我国移动互联网业务发展现状及趋势分析[J].电信技术,2009(5):29-31.

[4]余晓晖.移动互联网的发展与展望[J].现代电信技术,2013(12):36-37