北斗卫星导航系统的精确度.docx

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北斗卫星导航系统的精确度

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北斗卫星导航系统的精确度

前言

2020年7月北斗导航系统全球组网完成。

北斗既是大国重器，又是寻常百姓常用的生活工具，为了让普通大众更好的理解北斗原理、了解北斗的用途，作者结合自己的学习、工作、生活经历，特用通俗易懂的语言，推出一系列的故事来讲解北斗的原理和生产生活中的应用。

一、北斗及高精度技术

北斗，即中国北斗卫星导航系统，是中国自行研制的全球卫星导航系统，历经30多年的论证、规划、建设，于2020年7月全球组网。

同美国GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的伽利略，同成为全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供定位、通讯、授时服务。

北斗卫星的发展史及特点

北斗定位的原理是用“手机”测量出到北斗卫星的距离，然后综合多颗卫星的数据“手机”就可知道解算出它所在的位置。

由于卫星距离地面遥远，其信号从太空传达到地面时，受到了很多干扰、影响，导致定位信息不准确，就是我们常说的定位精度低。

这对于普通大众的生活影响并不大，但对于特殊用户来说，就远远不够了，就需要一些技术手段来提高接收机的定位精度。

影响北斗接收机精度的主要因素

差分，是一种提高北斗定位精度的技术。

由于单北斗系统提供的定位精度是15米左右，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分技术：

我们可以简单的理解为，将一台北斗接收机安置在基准站上进行观测。

根据基准站已知精密位置坐标与北斗接收机计算出的坐标，计算出真实坐标与北斗定位得到的坐标的改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。

用户接收机在进行北斗观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。

用这种方式最高可使北斗接收机的定位精度达到厘米级。

定位精度可达2cm的手机

二、北斗高精度的应用

农村土地经营权确权发证是一项依照法律、政策的规定，确定某一范围内的土地所有权、使用权的隶属关系和其他权利内容的工作。

由于中国人多地少，人均可耕地面积更低，所以农民都非常重视地块与地块之间的边界划定。

若没有高精度的定位系统，登记确权的时候就会出错，引发社会矛盾。

北斗高精度定位系统成功的解决了这一问题。

除此之外我国在最近十几年从事的资源调查、普查都用到过北斗高精度的定位技术。

比如：

“全国第一次水利普查”“全国山洪灾害普查”“全国第一次地理国情普查”“第二次全国土地调查”“第三次全国土地调查”等。

取自农村土地经营权确权发证宣传画

在电力行业，北斗高精度在电力专题地图地物采集，输电线路中的塔杆、弧垂的监测，无人机巡检、变电站人员安全防护都能够用到北斗高精度系统。

目前国家电网的思极位置、南方电网的数研院都在从事北斗地基增强系统的研究、建设，以提高北斗作业终端的定位精度。

另外，电网中有大量的设备和系统，比如继电保护设备、自动化装置、安全稳定控制系统、能量管理系统，生产管理系统等都必须在同一的时间基准下运行。

否则，各个设备和系统的数据采集只能反映其各自的工作状态，不能反映整个电网的断面状态和变化过程。

在一些没有手机信号地方，线路巡检员如果遇到危险，就要通过北斗的短报文功能发送信息。

 北斗高精度在变电站人员安全防护中的测试、验证

每年，铁路工人被列车碰撞的事故频发，给国家、家庭带来重大的经济、人员损失。

最核心的原因，工人在铁路线上工作的工人无法准确知道火车什么时候到来，进那条股道；火车司机也面临相似的问题，他并不知道前方多少米、哪个股道有工人在施工。

北斗高精度技术很好的解决了这一问题。

另外北斗高精度还可以在滑坡监测、列控系统发挥重要的作用。

北斗高精度保障铁路作业人员安全

在城市，水、电、气、暖、通讯等的线缆都在地下，错综复杂。

在中国城市化过程中，各种施工建设交替进行。

就很容易将地下管线打穿、挖断，引发爆炸、透水等严重事故。

北斗高精度接收机可以提供精准的提供地下管网的位置信息并用于引导施工。

大大地降低了事故发生的概率。

具有北斗厘米级定位功能的手机在采集消防栓的位置信息

在自动驾驶领域中，北斗导航系统可谓是最关键的一环，其中第一步就是需要高精度定位。

车辆在复杂的路面上自动驾驶不仅要精准地定位自己的位置，还要知道周围的车辆位置和其他路面情况，必须由高精度定位和高精度地图采集相配合，使道路上所有的车辆或其他设备拥有非常精准的空间和时间概念。

这需要通过北斗地基增强系统，使自动驾驶中的汽车，在接收卫星信号同时也能收到地基增强系统发来的误差信息，实现星地一体化融合。

中国移动等运营商都在建设的北斗地基增强系统的基站，以此来提高车辆的定位精度。

安装有北斗高精度定位系统的拖拉机，可以实现耕作自动化

我国农田的田埂宽度普遍较小，且多丘陵、山地等复杂地形，对植保无人机飞行航线的精度要求很高。

如果不能做到精准喷洒，不仅达不到防治病虫害的效果，甚至还可能产生药害。

传统植保无人机正是由于北斗定位偏差，会有掉高、飞不直等现象，常常出现重喷、漏喷等问题，如何实现精准喷洒一直是业内不遗余力攻克的技术难题。

通过北斗高精度，将航线精度从米级提升至厘米级，可实现全自主飞行和喷洒；同时让无人机自动避开房屋、树木、电缆等障碍物，避免了碰撞和炸机事故。

还可以通过精准变量喷洒技术来达到，同时妥善地解决了以往因定位偏差而造成的重喷、漏喷等问题。

带有北斗高精度定位功能的植保无人机可以实现自动化、高精度喷药

三、未来想成为一个“北斗人”

北斗系统涉及的专业还有很多，大多属于新工科范畴内主要专业和学校有以下几所，您要是考进这些学校和专业，从事北斗研究是大概率的事（排名不分先后）。

专业名称

优势高校

飞行器设计与工程

北京航空航天大学

南京航空航天大学

西北工业大学

哈尔滨工业大学

北京理工大学

西安交通大学

测控技术与仪器

天津大学

北京航空航天大学

哈尔滨工业大学

华中科技大学

东南大学

清华大学

东南大学

重庆大学

上海交通大学

吉林大学

空间科学与技术

北京大学

哈尔滨工业大学

西安电子科技大学

工程师的摇篮

北斗高精度定位方面的应用，主要集中测绘科学与技术这么学科。

它是一门以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球导航卫星定位系统（GNSS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）为技术核心，研究地物在空间中的位置及关系、属性的科学。

测绘科学与技术属于工学学科门类之中的其中一个一级学科，下设大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程三个二级学科。

如果考进了以下学校的测绘专业，就相当于端了铁饭碗（排名不分先后）。

学科名称

优势高校

测绘科学与技术

武汉大学

同济大学

西南交通大学

中国矿业大学

中南大学

中国地质大学

长安大学

山东科技大学

昆明理工大学

重庆大学

东北大学

河海大学

吉林大学

辽宁工程技术大学

东南大学

北京建筑大学

西安科技大学

黑龙江工程学院

河南理工大学

测绘学科亚洲排名第一的武汉大学