前言

我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，现在已经全部组网。北斗也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

与GPS系统对比：

1、覆盖范围：北斗导航系统是覆盖我国本土的区域导航系统。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°。GPS是覆盖全球的全天候导航系统。能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗)。

2、卫星数量和轨道特性：北斗导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星颗卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。航卫星为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

3、定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。GPS是被动式伪码单向测距三维导航。由用户设备独立解算自位解算在那里而不是由用户设备完成的。为了弥补这种系统易损性，GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行。而“北斗一号”系统从原理上排除了这种可能性，一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作了。

4、实时性：“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差。此外，“北斗一号”卫星导航系统也有一些自身的特点，其具备的短信通讯功能就是GPS所不具备的。

国内研究现状

交通运输¹

交通运输业属于北斗系统最为核心的民用领域,是深入落实我国核心发展战略的前提条件。对此,深入研究交通运输业中北斗卫星的导航系统的应用及其展望,对交通强国建设发展有着一定积极意义与现实作用,需得到国内交通运输及相应行业的广泛重视与关注。

道路运输:

通过北斗开发的应用,道路运管部即可通过此平台来进行车辆信息查询,包含着车主位置信息、姓名、电话等,实时化了解行驶车速与方向,以对车辆实际行驶状态进行综合监控。并且利用北斗的高性能能够面向全国范围内自定义某区域车辆,并发布禁行或者路况等信息通知。同时对于运载贵重物品的车辆还可以达到实时全面监控的效果。在城市或铁路交通方面，通过北斗还可以减少车量等待间隔时间，从而减少运输成本，提高运输效率，交通安全。
海上搜救:

通过报警通信、遇险定位、搜救指挥等各种技术手段，通过北斗卫星船装载终端自动把附带着定位信息的求救短信通过卫星发给岸上的救援队，实现了GPS+海事卫星电话的功能，能够为海上遇险类提供更多报警手段,救援力量科学调度得以有效促进,为开展移动式搜救及现场指挥操作提供了强大的技术支持力量。
信息查询方面：

基于北斗定位，通过对类型、好评等进行筛选。用户通过语音或者屏幕键盘输入加油站，医院等固定地点的信息，迅速地查询目标，其查询的结果可以通过文字或者图像两种形式进行显示，并且使人们可以轻易查询到最短路线、当前距离等信息。

灾害预警

北斗卫星导航系统能够发挥精准定位的功能优势，快速确定灾害发生地的精确坐标，并据此划定需要接收应急预警信息的特定区域，有针对性地向精准群体发布应急预警信息。并且卫星导航系统可以提供冗余的通信渠道，以向人们传播有关即将发生的危险和灾难风险的关键安全信息和警告消息。²

其他方面

智能定位器：

主要通过在北斗高精度的定位功能，配合移动端app的指令实现一系列定位功能，比如智能放牧³,宠物防丢器设计⁴,远程定位老年痴呆患者⁵，共享物流箱⁶，清洁机器人⁷等。
智能小车环境测试系统⁸：

由于GPS成本提高，智能车成本使用十分高昂，但是基于北斗导航的导航定位、无线通信及低成本传感器的环境检测智能车系统，不仅提高了对复杂环境检测的能力，并且还降低了环境检测智能车的推广使用成本。
农作物生长监控⁹：

农业生产中，农作物成长周期较长，其生长情况受到天气条件、土壤、水源以及施肥量等多种因素影响。在此过程中，针对农作物进行必要监控，强化种植过程管理工作，具有重要意义和价值。而BDS 系统的应用，可利用卫星定位技术发现目标农作物，期间利用传感器装置传递农作物生长、病虫害信息。提升对农作物成长环境的技术监控，并对生产管理决策提供技术支撑。
基于5G和北斗的自动化：

基于 5G+ 北斗的高精度定位系统¹⁰建成后，大幅降低北斗高精度应用的技术门槛和成本门槛，推动北斗高精度应用从专业领域走向大众，并为城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控等各类不同行业用户和应用提供毫米级、厘米级、分米级的高精度位置支持，为国家经济和社会发展注入新的活力。通过5G的低延时和北斗的高精度定位和地图，自动驾驶，清洁机器等一系列概念重新被重视¹¹¹²。

总结及展望

由以上研究方面可见，国内对于北斗的交通运输研究已经区域成熟，但是灾害预警方面可能限于现有灾害预警准确度的原因还是不够深入，有待开发，此外，北斗与5G结合已经是必然趋势，随着5G的发展和北斗的问世，机械自动化必然更能够趋于成熟。可以相信在未来，凭借北斗与5G无人机等小型便携机械的优势会被有效的发挥，为人民提供便利。

参考文献

¹. 杨秀锋.浅谈北斗卫星导航系统在交通运输行业的应用及展望.科技风,2020, (3):89. ↩

². 罗政.北斗卫星导航系统在应急预警信息发布中的应用.数字通信世界,2020, (2):27-28. ↩

³. 王雅琴,曾逸翔,肖遥.基于北斗导航的智能牧导系统.农村经济与科技,2020, 31(22):4-6. ↩

⁴. 汤致远,沈亮,余子龙等.基于北斗的智能宠物防丢器设计.物联网技术,2020, 10(11):89-90,93. ↩

⁵. 吴建章,周缤灿,黄文乐.北斗卫星智能远程定位老年痴呆患者科学与财富.2016, (3):433-433. ↩

⁶. 阮宏梁,卜晓斌,鲍秋杰.北斗定位智能共享物流箱系统设计.物流工程与管理.2020, 42(9):76-78. ↩

⁷. 基龙鑫,袁练,荣忆宁等,于5G和北斗系统的高楼清洁机器人的设计和研究.通信电源技术,2020, 37(15):35-37. ↩

⁸. 张树宁,王尔申,徐嵩等.基于北斗卫星导航的环境检测智能车系统设计.电子器件,2020, 43(5):1168-1172. ↩

⁹. 郑巍 ,黄盛杰 ,陈智.北斗卫星导航系统在农业领域上的发展现状分析.农业装备技术,2020, 46(4):4-6. ↩

¹⁰. 李金柱.一种基于5G+北斗的高精度定位系统.信息通信,2020, (1):85-86. ↩

¹¹. 宋思颖,徐纪曈,傅嘉滢 .“北斗3卫星系统+人工智能”构建未来智慧交通解决方案.中国航天.2018, (5):50-55. ↩

¹². 沈沛鸿 ,董强.一种基于5G+北斗的自动驾驶解决方案.信息通信,2020, (6):21-22. ↩

¹³. 于利娟,宋荣权,曹伟.基于北斗系统的银行智能提款箱锁研究数码设计(上).2020, 9(3):60-61. ↩

前言