中国电波传播研究所青岛分所 曹 冲
作者简介
曹 冲：1966年毕业于清华大学无线电电子学系。自1967年9月至今， 一直在中国电波传播研究所工作。历来从事过利用卫星信标研究电离层、南极高空大气物理、卫星导航定位技术和应用系统，以及市场对策的研究分析。前前后后获得包括国家自然科学奖和科技进步奖在内的省部级以上奖励10次， 均为主要获奖者。发表论文百余篇。现为研究员，副总工程师，还有《全球定位系统》杂志主编，中国全球定位系统技术应用协会信息咨询服务中心主任等兼职。
“GPS的应用只受到人们想象力的限制”已成为一句名言。实际上，卫星导航真正的全球性大众化民用市场还只是刚刚开始，今后的路还很长很长。虽然仅仅是开始，却已有成百种应用类型。而且，卫星导航的生命期至少还有50年，GPS概念的提出已有三十年，而真正的应用还只有十来年，现在又要搞GPS现代化，到2010年才算完。接着是GPS III新阶段，可能延续到2020年。
而欧洲的Galileo全球卫星导航系统，按照计划是2008年才能投入全面的应用服务，后面开始进入漫长的运行服务期。无论是GPS卫星,还是Galileo卫星，现在的设计寿命，均为10年以上。可见，系统的再投入不会太大。少数几个星座便能为全球各地无限多个用户服务，一般应用还是免费服务。因此，有人担心具有定位功能的笫三代(3G)无线通信问世后，会不会使卫星导航应用成为竞争的牺牲品，这种担心大可不必。
卫星导航的应用是建立导航卫星系统的根本出发点，也是其最终的归宿。通常卫星导航的应用市场可以分为三大方面，它们是专业市场、批量市场和安防市场。专业市场主要是指精密测量、油气和地质勘探、土木工程、民用建筑、精细农业、物流管理、授时、气象、地震，以及各种各样的科学研究。批量市场主要是指车辆导航、船只导航、飞机导航、个人导航，移动目标监控等。安全市场主要是指货运、客运、紧急救援、抢险救灾、安全防范、防盗报警、应急联动等。
从应用的角度可分成以下10类加以简述，这就是：航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理，和汽车导航与信息服务，以及其它类。
1. 航空
国际民航组织(ICAO)历来提倡用卫星导航作为全球单一的导航手段来实现飞机所有的飞行阶段的导航，这是一个很困难的任务，也是一个很漫长的实施过程。单一的星座不足以担此重任，必须建立增强系统，以及构作新的星座，并列出了GNSS计划，还划分为两个阶段GNSS1和GNSS2，希望完成增强和新建两项任务。增强可以从两方面实现，一是利用星基设备的广域增强系统(如美国的WAAS，欧洲的EGNOS，日本的MSAS，中国的CWAAS)，二是利用地基的局域增强系统(LAAS)。
欧洲的Galileo便是新建的全球导航星座，它与GPS配合起来，可以大大提高导航卫星的可用性，使单一的GPS市区可用性从55%提高到GPS/Galileo共用时的95%。
GPS技术建立广域增强系统(WAAS)逐步代替原先的微波着陆/仪表着陆系统，美国的WAAS系统计划在2003年下半年运营，地面改正数据可以通过静地卫星转发给飞机。WAAS一开始就能使GPS三维定位精度提高到7m左右，经进一步改进后甚至能达到1m精度，可满足I类精密进近的要求。除了提高精度外，WAAS也能提高可用性和完善性监测，因为静地卫星提供了又一个额外的导航空间信号和整个星座的完善性信息。
局域增强系统(LAAS)与WAAS不一样，它是在机场附近半径为五十公里的范围内广播DGPS改正与相关信息。I类着陆要求有两个GPS参考接收机，II类和III类着陆则分别要求有三个和四个接收机。此时的DGPS系统运用的是载波平滑码技术。LAAS好处甚多，它可通过增加精密进近能力改进安全性，增加机场运作容量，改进调度的灵活性，单系统复盖多跑道，支持机场地面运作，帮助飞行员自动工作。还可以实现精密的跑道监测，并促进航空电子的完善和进步。
2. 航海
卫星导航接收机广泛地用于海上行驶的各类船只，DGPS则广泛地用于沿岸与进港，以及内河行驶的船只，精度可达到2-3m。在卫星导航接收机与无线通信手段集成后，该系统便成为一个位置报告系统和紧急救援系统。许多渔船将GPS与雷达和鱼探器结合在一起，产生明显的经济效益。海上勘探和测绘、航道疏浚与维护，以及船舶引水导航及停泊靠岸，都能借助于GPS，提高效率，加强安全，并减轻工作强度，获得良好的效益。
3. 通信与导航的融合
卫星导航接收机与无线电通信机的结合是自然发生的，这种融合产生的意义是非常深远的。实际上，这是移动计算机(PDA)、蜂窝电话和GPS接收机的系统集成和完美整合。美国的E911和欧洲的E112明确提出了要求，凡无线报警者，必须同时带有所在位置信息。而且还颁布了相关规定与标准。这无疑大大促进了卫星导航与蜂窝通信的融合。
由于GPS接收机越做越小和功耗越做越低，为两者融合奠定了技术与物质基础。网络协助的AGPS技术与产品又完美地综合了双方的优势，高通公司(Qualcomm)的SnapTrack技术运用在CDMA网络上形成了gpsOne这样的一体化产品，仅在不到一年半的时间内，在日、韩、美市场便销售了1000多万台，据权威机构预测，2003和2004年AGPS手机销售量将分别占全年手机销售总量的5.1%和9.8%。
4. 人员跟踪
个人跟踪的应用需求与E911这类导航手机或称定位手机思路相似，但其产品类型和主要功能定位则与它们大相径庭。首先要求其体积和功耗要小，便于隐藏或佩带，如手表之类。其应用功能可以由中心加以激活或启动，以利于获取佩带者所在位置。也有个应用数码公司扬言已研发出植入皮下的跟踪设备。较为现实的是手表型个人跟踪器，人称“数字天使”，它还能监测人的体温和脉搏，并将数据发回监控中心或指定的亲友与监护者。
可能的应用包括老人与小孩的位置和病人的医疗监测，跟踪农牧的牲口，寻找迷路和丢失的人与宠物。还可以跟踪战士、旅行者，以及痴呆病患者等。
5. 消费娱乐
徒步旅行者、猎人、越野滑雪者，野外工作人员和户外活动者现在常应用袋式GPS定位器，配上电子地图，可以在草原、大漠、乡间、山野或无人区内找到自己的目的地。驾舟者和潜水人购置手持导航仪以增加安全导航和探索未知水域的高技术含量。
GPS甚至还用于高尔夫球场，并将球场地图集成到GPS手持机中，还备有确定距离的软件，从而大大增加了玩球者的兴趣。有人称，由于GPS接收机的不断降价，从长远而言，总有一天最终还会集成到玩具市场中去。
6. 测绘
测绘用的是载波相位差分技术，这种双重的高精度测量技术确保基线瞬时测量精度能达到20厘米左右，时段数据精化和回归使精度能得到一个多数量级的提高。GPS测绘还可用于绘图、地藉测量、地球板块测量、火山活动监测、GIS领域、大桥监测、水坝监测、滑坡监测、大型建筑物监测等。这种测量技术的实时动态化(RTK)可以用于海洋河道公路测量，以及矿山、大型工程建设工地等作为自动化管理和机械控制。
7. 授时
GPS设备还用于作为时间同步装置，特别是作为交易处理定时(如在ATM机中)和通信网络中应用。尤其是像CDMA这种码分多址的无线电通信网络中，时间是网络同步的关键部分，所以GPS定时天线已成为网络同步最具应用前景的嵌入单元。GPS时间产品还用于供电部门，作为电力网电能相位同步基准和判别故障的一种测试手段。此外，蜂窝网络定位中，也要用到高精度时间，GPS设备装在手机中或蜂窝基站上，保证三角定位计算法的实现。
8. 车辆监控管理
9. 汽车导航与信息服务
10. 其它
GPS应用还包括精细农业、科学研究(野外生物学、气象学、地球科学)、环境监测、突发事件和灾害评估、安全保障、天体与建筑工程和自然资源分析的定位。至今，GPS国际协会已统计出GPS的117种不同类型的应用。当然，与蜂窝通信的集成和汽车应用还是当前最大的两个市场。
摘自 通信市场
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