北斗导航与5G技术应用的研究

聂磊

摘要：随着经济的发展，科学技术不断进步。在全球5G发展的过程中，我国已经成为一支重要的力量，5G设备已经建成，并进行了测试。5G时代的到来，代表着我们以前不敢想象的东西，已经成为可能，基于先进技术的高科技产品不再是一个梦想，中国拥有北斗导航系统和5G发展的主导力量。本文研究了北斗导航和5G技术的应用。

关键词：北斗卫星导航；5G；应用

互联网的快速发展促进了许多先进技术的发展，如新能源、互联网和人工智能。分享经济的出现改变了人们的生活方式。十年前，很多人会觉得这些技术很奇怪，难以置信，甚至难以想象。在短短几年内，社会发生了巨大的变化，新兴技术已成为人们日常生活的重要组成部分。

一、北斗卫星导航系统

以显著提高性能和卫星定位导航系统,中国已完成第二代北斗卫星导航系统的建设，目前正在部署第三代北斗卫星导航系统(见图1)。

图1北斗卫星导航系统星座结构

1.系统组成。该系统由三个部分组成:空间部分、地面部分和用户部分。区域系统卫星星座方案包括地球静止轨道卫星(GEO)、倾斜地球轨道卫星(IGSO)和中环轨道卫星(MEO)。全球系统的空间部分由5颗地质卫星和30颗非静止轨道卫星组成。静止轨道位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。非静止轨道卫星组成的是27 MEO卫星和3个IGSO卫星。MEO卫星轨道高度21500km位于三、轨道倾角55°;IGSO卫星的轨道高度36000km、55°倾角。卫星均采用长征系列运载火箭发射。地面部分包括主控制站、注入站和几个控制站。主要控制站的主要任务是观测数据收集每个站、数据处理、信息生产差分卫星导航和信息的完整性、任务的规划和方案拟订、管理和控制系统等业务。注入站的主要任务是在主控制站统一调度的框架内，控制和管理卫星导航信息、不同完整性信息的注入和有效载荷。控制站接收指南卫星导航信号传送到主控制站，对卫星进行跟踪和监测，为确定卫星轨迹和时间同步提供观测数据。用户段由不同类型的BDS用户终端组成，BDS用户具有与GPS、GLONASS和GALILEO系统兼容的功能。

2.工作体制。北斗卫星导航系统使用了一个综合用途的卫星系统(RDSS)和卫星导航(RNSS),后者为用户提供卫星导航服务,如GPS、GLONASS系统和伽利略系统,以及位置信息和短报通讯功能。

3.服务类型和性能指标。北斗提供开放和授权服务，其中开放服务是全球性的，定位精度10m，时间精度20ns，测速精度0.2m/S。授权服务应包括全球性能最高的导航和定位服务。北斗系统还向亚太地区提供宽带差分通信和短消息通信服务，精度为1米，一次可传输120个汉字。

二、卫星导航系统的应用

1.航空。由于导航系统还可以提供准确的信息和位置信息,可以按照预定路线引导架次,取道大幅度减少燃油消耗和时间,并且可以确定飞机的时速,及时将发送讯息的位置、速度的空中管制部门完全自动监测,确保飞行安全，减少航空公司、缓解空中线路拥挤状况。

2.航海。卫星导航接收机广泛应用于船舶在海上的定位，在卫星导航与无线通信相结合后，成为定位信息系统和应急救援系统。许多船只将导航和雷达与其他捕鱼设备等结合起来，产生了可观的经济效益。在海上勘探、测绘、船舶航行、系泊、登船等方面的应用，提高了效率，取得了良好的效果。分配时间卫星导航系统设备也被用来作为时间同步装置，特别是在通信和传输网络以及处理金融交易方面，这可以作为具体时间表的参考。由于时间是网络同步的关键因素，同步装置已成为最有前途的网络同步综合系统。

3.汽车导航和位置信息服务。卫星导航系统在车辆上的应用一直是应用的一个非常有前途的市场。在智能交通系统中，车辆导航和信息系统被组合成一系列的功能，如车辆导航、紧急道路救援、被盗车辆跟踪和定期维修服务。

4.军事应用。卫星导航在军事上的应用是所有现代军事装备的焦点，在导弹的精确制导、舰船定位和军事力量的全面战略部署中发挥着至关重要的作用。定位、通信和短讯服务是军事应用的重要组成部分，已成为现代战争胜利的关键。

三、5G技术的主要特点

根据现代移动通信网络技术，未來5G技术的特点如下。首先，5G技术将提高频谱利用率，更广泛地使用高频频谱，但高频无线电波本身具有一定的渗透力，这是目前技术无法克服的。频段的频谱资源的使用将在一定程度上受到影响,但不会影响光机上无线网络、有线宽带技术和无线宽带技术的融合等等,因此频谱利用效率，未来将相应提高。与传统的移动通信技术相比，移动网络的通信能力将进一步提高。编码传输技术的基本概念和物理维度，5G技术将多点、多民族、多用户与邻里互助网络的不断出现，5G技术的研究正是在这个网络,技术层面的相互协作与移动通信网络的性能将是巨大的。此外，先进的技术设计概念也是5g技术的一个重要特征。与众不同的现有技术网络、移动通信技术的5G广场设计目标一级的房舍内的无线网络覆盖和优化等相关活动,这是一个重大创新和改变传统设计理念相比。最后，降低能源消耗和运营成本也是5g技术的一个重要特点。

四、5G的应用

未来的设备将能够独立于时间和位置维护网络连接，并且无需人工干预就可以与其他设备通信。5G系统的基本结构是可以同时连接每平方公里100万次，因此不同的机器服务包括无线计量、移动支付和远程医疗。智能设备将在后台自动通信，并互相分享信息。这种无处不在的连通性是5G服务的基本原则——物联网服务将真正到位，反过来，由于几乎所有的连接，它们将改变人类生活。

1.增强型移动宽带。5G时代将迎来高速移动宽带连接的时代，理论峰值速度甚至可能超过目前使用的家庭带宽。数千兆比特每秒能计算密集型支持AR/VR用户交互,这项技术可用于广泛的移动远程教育、远程医疗还可以在许多行业如何更好地利用跨区域交流,例如医疗机构可实现远程会诊、远程查看,甚至通过远程外科手术机器人。

2.泛连接。5G时代的到来为每个人提供了技术保障，物联网的高密度可以帮助现代产业向更先进的智能产业发展。例如建立智能农业，智能工业。智能物流;智能农业意味着灌溉、施肥等可以通过安装专门的传感器来控制土壤水分和化学成分而实现自动化;另一方面，智能物流可以通过对象通信来识别有价值的对象。智能产业利用物联网技术和数字工厂设备监控技术，加强信息管理和服务;对生产和销售过程有清晰的把握，对生产过程有更好的把握。由于5G的通用泛连接功能。

五、卫星导航和5G在无人驾驶汽车的应用

无人驾驶的核心是高精度地图。高精度地图通过高精度静态描述周围环境，扩展传感器的感知能力和范围，以更精准的尺度帮助汽车定位目前所处环境、位置、路况等。只要打开无人驾驶汽车的导航功能，就可以看到高精度地图，且高精度地图可以详细介绍和说明汽车目前所处位置、环境，详细分析选定路线的路况，为乘客选择最快速、最方便、最安全和最舒适的路线。与传统导航地图相比，北斗卫星导航高精度地图的图层更多，地图信息量更大、更复杂。高精度地图有更详细的道路信息，比如弯道、交通标志，会详细规定路线，避开堵塞，有效控制交通拥堵情况。无人驾驶汽车需要极其敏感，快速做出反应，对网络的要求特别高，不能出现一点延迟和错误。人类驾驶员遇见紧急情况的反应时间大约是500 ms，而5G延迟时间低于1 ms，大大提高了汽车遇到突发情况的安全性。正因如此，无人自动驾驶汽车才能投入生产，进入市场。自动驾驶汽车的AI系统需要连续、不间断的数据和指令流，以便根据复杂的数据集做出实时决策。无人驾驶汽车的普遍应用必然基于很高的安全性。

随着5G的商用，结合北斗卫星导航系统的高精度导航，由于技术不断深化研究。科技力量巨大，一个超越时代的变革，必然是各个相关核心技术的叠加才能实现，给用户需求提升等多个方面得到广泛的应用。

参考文献：

[1]吴涛.5G无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术,2017(9).

[2]李健.中国北斗卫星应用市场专项调研及投资前景分析报告[J].数字技术与应用,2017(3)