GNSS發展現狀以及北斗GNSS智慧工程應用

GNSS的全稱是全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的全球衛星導航系統以及區域和增強系統，它利用包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的GALILEO、中國的北斗衛星導航系統，美國的WAAS（廣域增強系統）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導航重疊系統）和日本的MSAS（多功能運輸衛星增強系統）等衛星導航系統中的一個或多個系統進行導航定位，并同時提供衛星的完備性檢驗信息（Integrity Checking）和足夠的導航安全性告警信息。

一、GNSS發展及現狀

GPS起始于1958年美國軍方研制的一種子午儀衛星定位系統（Transit），1964年投入使用。20世紀70年代，美國為給海陸空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，同事為了收集情報、應急通訊以及核爆檢測等軍事目的，海陸空三軍聯合研制了新一代的衛星定位系統GPS。到1994年經過20多年300億美元的耗資，全球24顆GPS衛星星座已經布設完成，覆蓋率高達98%。

1995年4月27日GPS宣布投入完全工作狀態以后，翌年便啟動GPS現代化計劃，對系統進行全面的升級和更新。計劃分為三步：第一步自2003年開始發射12顆BLOCK-Ⅱ R型衛星進行星座更新。第二部發射BLOCK-Ⅱ F型衛星替換GPS星座中老舊衛星，提升系統性能，首顆衛星于2010年5月28日發射，2012年10月4日發射第三顆。第三部發射BLOCK-Ⅲ型衛星，計劃2014年發射首顆星，20年內完成滿星座部署。GPS現代化實現后，將在很大的程度上提高GPS系統的安全性、連續性、可靠性和測量精度。

1999年初歐盟提出了伽利略（GALILEO）計劃，并且在2002年3月正式啟動了這項計劃。但是在2010年歐盟委員會的一份報告中重新調整了伽利略計劃的時間節點，將計劃分為4個發展階段：2002-2005年為定義階段：主要是論證計劃的必須要寫、可行性以及具體的實施措施；2005-2011年為在軌驗證階段，其任務是成功研制、實施和驗證伽利略空間段及地面段設施，進行系統驗證。

2011-2014年為全面部署階段，包括制造和發射正式運行衛星，建成整個地面基礎設施；2014年之后為開發利用階段，提供運營服務，按計劃更新衛星并進行系統維護等。但是根據歐盟委員會最新的報告稱伽利略系統將于2014年投入使用的說法已經被推翻，該計劃在2017-2018年之前難以投入運行。

GLONASS（格洛納斯）項目是蘇聯在1976年啟動的項目，1982年10月12日發射第一顆GLONASS衛星，遭遇了前蘇聯解體，俄羅斯經濟不景氣，但始終沒有中斷過系統的研制和衛星的發射。終于1996年1月18日實現了空間滿星座24顆工作衛星正常地播發導航信號。早期的GLONASS衛星只有3年的壽命，但是20世紀90年代后期的俄羅斯由于經濟窘迫而長時間沒有補充而導致衛星數目不斷減少并且系統的性能急劇衰退。

到了1998年2月僅僅剩下12顆衛星，情況最嚴重的是在2000年衛星的數目僅僅只有6顆。從1999年開始，俄羅斯陸續向GLONASS星座注入了兩代壽命更長的GLONASS-M衛星，GLONASS正在逐步進入恢復階段，截止到2009年12月，在軌運行GLONASS衛星已達19顆，已滿足覆蓋俄羅斯全境的需求，到2010年10月俄羅斯政府已經補齊了該系統需要的24顆衛星。莫斯科時間2011年11月4日俄羅斯航天部門使用一枚“質子-M”重型運載火箭，將3顆GLONASS-M衛星成功送入太空，使該系統在軌衛星群有28顆衛星，達到了設計水平。

“北斗衛星導航系統”一詞一般用來特指北斗衛星導航第二代系統，也被稱為北斗二號，是中國的第二代衛星導航系統，英文簡稱BDS，曾用名COMPASS。1983年中國開始籌劃建設自主衛星導航定位系統。1994年中國正式開始北斗衛星導航試驗系統（北斗一號）的研制，并在2000年發射了兩顆靜止軌道衛星，區域性的導航功能得以實現。

2003年又發射了一顆備份衛星，完成了北斗衛星導航試驗系統的組建。2004年，中國啟動了具有全球導航能力的北斗衛星導航系統的建設（北斗二號），計劃空間段由35顆衛星組成，包括5顆靜止軌道衛星、27顆中地球軌道衛星、3顆傾斜同步軌道衛星，并在2007年發射一顆中地球軌道衛星，進行了大量試驗。

2009年起，后續衛星持續發射，并在2011年開始對中國和周邊地區提供測試服務，2012年12月27日完成了對亞太大部分地區的覆蓋并正式提供衛星導航服務，并將于2020年形成全球覆蓋的能力，并提供導航定位和短報文通信服務。

日本現有兩個相關系統，一個是2007年開始投入使用的MSAS衛星系統。MSAS系統由兩顆靜止衛星組成的，其中一顆作為備用。因為它發射的定位信號與GPS相同，可以作為一個GPS衛星被使用。MSAS衛星發射的導航電文能夠對GPS定位進行補償以提高精度和可靠性，是覆蓋亞洲的地區性廣域差分增強系統。

日本計劃不依賴美國GPS衛星，在2020年建立一個由7顆衛星組成的區域性定位系統――準天頂衛星系統。準天頂衛星系統則由3顆傾斜軌道衛星組成。通過軌道設計，使得從日本本土來看，在任何時間總能夠有其中的一顆在接近天頂的位置，保證了在大樓林立的都市和山谷等地該衛星不會被遮擋。日本媒體號稱其將GPS精度提高了300倍。

印度政府2007年9月11日批準了由美國雷神公司的幫助下實現了基于GPS的星基導航系統―靜地軌道增強導航（GAGAN）系統。該系統將滿足日益增長的空中交通導航的需要，加強航空導航能力，定位準確性良好。

2006年7月4日印度空間研究組織（ISRO）宣布，在未來5-6年，印度將籌劃研發本國衛星導航系統――“印度區域導航衛星系統”（IRNSS）。這將為印度提供獨立于現有系統（如GPS）的衛星導航能力。該系統由7顆衛星（很可能進入靜地軌道和/或橢圓軌道）和地面站組成。該項目的投資將列入印度的“十一五”計劃。

二、GNSS智慧工程應用

1、測繪應用-GNSS目前已經廣泛應用到地籍測量和工程測量、大壩和大型建筑物變形檢測以及地殼運動觀測、高精度大地測量和控制測量、水下地形測量以及道路和各種線路放樣等領域，最重要的是相對于傳統方法在進行山區大地測繪時，可以節約大量的人力、物力、財力以及時間。詳細請參考-天璣科技邊坡監測系統。

2、交通應用-采用GNSS接收設備應用于空運方面可以使駕駛員能夠準確的對準跑道著陸，同時還能夠使飛機排列緊湊以提高機場的利用率，引導飛機安全進離機場。在水運方面應用GNSS可以實現船舶遠洋導航和進港引水。在陸運方面租車服務、物流配送、出租車等行業利用GNSS技術對車輛進行跟蹤以及調度管理，不僅能夠以最快的速度響應用戶的駕乘車或送貨請求，最重要的是能夠降低能源消耗而節約運輸成本。今后，在城市中建立數字化交通電臺，實時發播城市交通信息，車載設備通過GNSS進行精確定位，結合電子地圖以及實時的交通狀況，自動匹配最優路徑，并實現車輛的自主導航。

3、公共安全和救援應用-在處理火災、交通事故、犯罪現場以及交通堵塞的緊急事件中應用GNSS可以有效的提高事件的響應效率并且把損失降到最低。救援人員在人跡罕至以及條件惡劣的環境下通過GNSS的幫助可以對失蹤人員進行有效的搜救和救援。當發生危險情況以及突發情況的時候，裝有GNSS設備的交通工具能夠做的及時定位和報警，使之能夠更快更及時的得到救援。如果老人、孩童以及智障人員佩戴由GNSS、GIS與GSM整合而成的協尋裝置而發射協尋事件時，及時在沒有GNSS定位信號的室內，協尋裝置也會自動由發射器送出GNSS定位信號而得知協尋對象的位置。

4、農業應用-當前在發達國家很多都在實行“精準農業耕作”即把GPS技術引入農業生產中。利用GNSS進行產量檢測和土壤采集等對農田信息進行準確定位，通過計算機系統對采集的數據進行分析處理，根據分析處理的結果對農田進行有針對性的管理，然后把產量和土壤狀態的信息載入帶有GNSS設備的噴施器中，從而精確地對農田進行施肥和噴藥。通過采用GNSS進行精準耕作能夠有效的保證在盡量不減產的情況下降低農業生產的成本，這樣不僅避免的資源的浪費，更降低了因施肥和噴灑農藥施肥帶來的環境污染。

5、建筑工程應用-北京天璣科技做的"智慧工程"是在工程建設領域的行業具現，是一種嶄新的工程全生命周期管理理念。它通過使用北斗導航定位系統、各種傳感器、數傳終端等物聯網手段獲取工程施工過程信息，上傳到云平臺，保證數據安全，并用北斗定位系統和BIM技術對工程進行精確設計和模擬，減少施工失誤和重復施工。并將此數據在虛擬現實環境下與物聯網采集到的工程信息進行數據挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，通過手機，報警器等終端把重要信息傳遞給相關人員，實現工程可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，改善工程質量。

北京天璣智慧工程的目標：

1.全生命周期管理。通過實施信息化基礎建設和打造標準統一、流程規范、業務量化的工程管控體系，形成全面感知、全面數字、全面互聯、全面存儲的管理形態，實現從發展規劃、項目立項、前期設計、建設實施、竣工驗收、移交運營到工程壽命終止的全階段、全周期管理。

2.全方位風險預判。通過對工程建設過程中各種風險數據管理和管控模型分析，形成大感知、大傳輸、大儲存、大數據、大計算、大分析的管控體系，實現全方位、全過程風險識別和預控。

3.全要素智能調控。通過打造工程建設中業主、設計、監理、施工、政府等相關方互聯互通，彼此協調，形成樞紐工程安全、質量、進度、投資、環保與物資供應、移民搬遷、電力送出等專業專項智能協同和統一高效的管控體系，實現全專業、全要素智能調控。

大家都在搜： 智能打樁定位系統、 智能壓實度監測系統、 智能路面攤鋪系統、 拌合站質量監管系統、 智能測斜儀、 智能表面沉降監測儀、 地下水位監測系統、 尾礦庫監測系統、 邊坡監測系統、 山體滑坡應急監測箱、 工程機械智能引導系統、 地面沉降監測系統

北京天璣科技有限公司（以下簡稱天璣科技）隸屬于北京奧宇集團，是一家致力于北斗智慧工程應用的高科技企業。天璣科技以交通部公路院、中國水科院，北京地研發等為行業技術支撐，結合自身強大的研發實力，整合行業資源優勢，匯聚資深創業團隊，深耕行業應用需求，深入了解中國特色，為用戶提供一整套智慧工程建設全流程解決方案。

天璣科技成立以來高速發展，創新性的將北斗技術應用到公路、鐵路，水利、機場工程建設領域，以工程質量過程管控為核心，將隱蔽工程透明化，為業主和施工總包單位解決質量，安全、效率、管理等核心問題。已形成TJMC攤鋪系統，壓實系統，樁基信息化系統，TJ-Cloud變形監測等系統產品，從終端到平臺，硬件到軟件，產品銷售到全程技術服務為廣大業主和施工總包方提供完善的北斗智慧工程方案。特別是基于北斗的道路工程質量信息化系統成熟應用于日照交發，武漢交投，中建四局，南寧繞城高速等項目中，京雄城際，江巷水庫大壩，大興機場沉降監測等項目中也已全線選用，積累了豐富的成功案例，得到業界高度肯定和贊許。

天璣科技已通過ISO9001質量體系，3A信用企業，國家、中關村雙高新技術企業等認證，取得軟件著作權10項，發明專利3項，是拓普康數字化施工產品核心代理商，已成為智慧工程領域的領軍企業。天璣星，是北斗七星的第三顆， 尊為祿存星。天璣，主理天上人間的財富，喻為財富之星，不斷為用戶創造價值，為業主提升管理，為業者提供保障，為行業積累財富。

天璣科技：北斗智慧工程系統方案專家--誠信，創新，專注，感恩