衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用邁入新時(shí)代

“衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用只受到人們想象力的限制”已由一句名言逐漸成為了現(xiàn)實(shí)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展及市場(chǎng)的不斷成熟，集測(cè)繪和通信技術(shù)于一身的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用不斷衍生，并由起初的軍事應(yīng)用滲透至國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活的諸多領(lǐng)域。目前，衛(wèi)星導(dǎo)航主要應(yīng)用于軍事、測(cè)繪、交通、農(nóng)業(yè)、娛樂(lè)、氣象、環(huán)境應(yīng)用、公共安全與災(zāi)難救援等多個(gè)領(lǐng)域，而上述領(lǐng)域就廣度而言也只是衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的冰山一角。2011年以來(lái)，隨著GPS、CLONASS、Galileo及北斗四大衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷建設(shè)和升級(jí)，世界衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用已進(jìn)入全面爆發(fā)時(shí)期。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全球衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到944.3億美元，同比增長(zhǎng)29.8%。其中，軍事應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模占總體規(guī)模的7.5%;測(cè)繪應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模占總體規(guī)模的5.1%;交通應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模占總體規(guī)模的55.4%;農(nóng)業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模占總體規(guī)模的1.3%，占比還比較小;LBS應(yīng)用市場(chǎng)占總體規(guī)模的25.4%;除軍事、測(cè)繪、交通、農(nóng)業(yè)和娛樂(lè)領(lǐng)域外的其它細(xì)分領(lǐng)域占總市場(chǎng)規(guī)模的5.3%。

圖1全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)各細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模占比

一、衛(wèi)星導(dǎo)航在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建立的初衷是為軍事服務(wù)。隨著技術(shù)的不斷完善和精度的不斷提高，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)越發(fā)體現(xiàn)其在軍事領(lǐng)域的優(yōu)越性和重要性。在軍事領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航主要用于運(yùn)載體的定位和導(dǎo)航、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、精密制導(dǎo)、和彈道測(cè)量等。其中，通過(guò)利用衛(wèi)星定位和導(dǎo)航，水、陸、空武器運(yùn)載體可不受晝夜及可視距離的影響全天候工作;在戰(zhàn)場(chǎng)偵察中，通過(guò)利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，無(wú)論在山區(qū)密林都可以實(shí)時(shí)的掌握自己的方向位置;精密制導(dǎo)是通過(guò)在導(dǎo)彈彈頭安裝衛(wèi)星定位導(dǎo)航儀，從而能夠隨時(shí)測(cè)定導(dǎo)彈位置，精確導(dǎo)彈發(fā)射路徑;在彈道測(cè)量中，通過(guò)利用導(dǎo)彈上的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)定導(dǎo)彈的位置與速度，并分析實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制誤差，改進(jìn)設(shè)計(jì)?？傊?，衛(wèi)星導(dǎo)航在軍事領(lǐng)域正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

二、衛(wèi)星導(dǎo)航在民用領(lǐng)域市場(chǎng)不斷拓展

衛(wèi)星導(dǎo)航推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)信息化。測(cè)繪是技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科，它的形成和發(fā)展在很大程度上依賴測(cè)量方法和儀器工具的創(chuàng)造和改革。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用為傳統(tǒng)測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)了革命性的影響，顯著地提升了測(cè)繪精度、可靠性及工作效率。在測(cè)繪領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要用于施工測(cè)量、形變觀測(cè)、水深探測(cè)和海底地物探測(cè)等。施工測(cè)量主要通過(guò)RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK， Real Time Kinmatic)是衛(wèi)星導(dǎo)航在測(cè)量領(lǐng)域的核心技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度，RTK技術(shù)具有作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，且定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，處理能力強(qiáng)等特點(diǎn);在形變觀測(cè)中，衛(wèi)星導(dǎo)航可與無(wú)線通信、形變監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、變型分析軟件構(gòu)成自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，用于滑坡、大壩、大橋、高層建筑變型監(jiān)測(cè)，該技術(shù)使得監(jiān)測(cè)地面形變的精度達(dá)毫米級(jí)別;在水深探測(cè)中，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與水聲技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化傳感器等技術(shù)結(jié)合，通過(guò)發(fā)送和接收脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)工作，并生成海底地形圖;在地物探測(cè)中，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與側(cè)掃聲吶技術(shù)結(jié)合運(yùn)用海底地物對(duì)入射聲波反向散射的原理來(lái)探測(cè)海底地物和地形。衛(wèi)星導(dǎo)航在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用標(biāo)志著測(cè)繪事業(yè)已進(jìn)入自動(dòng)化和信息化時(shí)代。

衛(wèi)星導(dǎo)航的推動(dòng)智能交通發(fā)展。交通領(lǐng)域是目前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用最成熟、最廣泛的行業(yè)之一，大致可分為陸地應(yīng)用、航海應(yīng)用、航空應(yīng)用三類。陸地應(yīng)用包括汽車自主導(dǎo)航、車輛跟蹤與監(jiān)控、汽車智能信息系統(tǒng)及鐵路運(yùn)營(yíng)監(jiān)控等;航海應(yīng)用包括遠(yuǎn)航運(yùn)輸導(dǎo)航、漁業(yè)管理、內(nèi)河航運(yùn)以及船舶停泊與入塢等;航空應(yīng)用包括飛行航線導(dǎo)航與精密進(jìn)近等。衛(wèi)星導(dǎo)航在民用航空、遠(yuǎn)洋和內(nèi)陸航運(yùn)等領(lǐng)域的應(yīng)用最早，且越來(lái)越廣泛，但陸地應(yīng)用仍是規(guī)模最大、參與企業(yè)最多、用戶數(shù)最大的細(xì)分領(lǐng)域。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品在陸地交通中占有越來(lái)越大的市場(chǎng)地位。目前，結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信和車載電腦技術(shù)的Telematics已成為車載衛(wèi)星導(dǎo)航未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)Telematics的服務(wù)，車主可享受安防、在線辦公、實(shí)時(shí)交通、道路救援等許多創(chuàng)新性服務(wù)。而來(lái)自谷歌公司的又一驚喜為智能汽車導(dǎo)航發(fā)展方向開辟了一條新的蹊徑：無(wú)人駕駛汽車。谷歌研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車于7月上路測(cè)試，行程超過(guò)20萬(wàn)英里，其中超過(guò)1600英里是在完全無(wú)人干擾的情況下進(jìn)行，期間沒有發(fā)生大的交通事故。Telematics、無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展標(biāo)志著車載導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)跨入了新時(shí)代。

衛(wèi)星導(dǎo)航成為精準(zhǔn)種植的基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)資源全面系統(tǒng)的監(jiān)管和調(diào)配，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精細(xì)化生產(chǎn)。衛(wèi)星導(dǎo)航與農(nóng)田信息采集技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)采集和分析農(nóng)田信息，生成農(nóng)田狀態(tài)分布圖。也可以通過(guò)連續(xù)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的生長(zhǎng)狀態(tài)和規(guī)模的實(shí)時(shí)監(jiān)控。還可以通過(guò)科學(xué)分析觀測(cè)資料，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物科學(xué)施肥、病蟲害防治和估產(chǎn)。目前，歐美一些國(guó)家已投入使用了一種新型的聯(lián)合收割機(jī)，這種聯(lián)合收割機(jī)安裝了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和地理信息系統(tǒng)。在作物收獲的時(shí)候，運(yùn)用差分定位技術(shù)和產(chǎn)量傳感器，聯(lián)合收割機(jī)可獲得農(nóng)田小區(qū)內(nèi)不同地塊的作物產(chǎn)量分布，將這些數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，生成產(chǎn)量分布圖。然后將影響作物生長(zhǎng)的各項(xiàng)因素?cái)?shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)與產(chǎn)量數(shù)據(jù)對(duì)比，確定產(chǎn)量分布不均勻的原因，并制定相應(yīng)的措施，生成田間投入處方圖。在次年收獲時(shí)，再按上述過(guò)程，分析農(nóng)田小區(qū)總產(chǎn)量是否提高，然后制訂新的田間投入處方圖。如此經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)，即可達(dá)到精細(xì)種植的目的。

衛(wèi)星導(dǎo)航催生位置服務(wù)。衛(wèi)星導(dǎo)航能夠?yàn)槭澜缟系娜魏挝矬w貼上時(shí)間或者空間位置的標(biāo)簽，使得世界上所有物質(zhì)實(shí)現(xiàn)有序流動(dòng)，達(dá)到人盡其才、物盡其用。所以說(shuō)衛(wèi)星導(dǎo)航催生了位置服務(wù)(Location Based Service， LBS)，而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和智能手機(jī)的普及，位置服務(wù)迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)的春天。而該服務(wù)除具有位置導(dǎo)航功能外，還面面俱到的包括智能交通、周邊信息搜索和基于位置的其他增值服務(wù)，如商家點(diǎn)評(píng)、游戲、交友等。衛(wèi)星導(dǎo)航、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的發(fā)展為位置服務(wù)的爆發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。