高精度卫星导航定位产业市场研究报告

高精度卫星导航定位产业市场研究报告
高精度卫星导航定位产业市场研究报告

高精度卫星导航定位产业市场研究报告

上海产业技术研究院

卫星导航产业发展战略研究中心

2015年4月

前言

这是一篇很好的报告,有质有量,很多数据来自于第一线,值得一读。高精度是卫星导航的特色,由于卫星导航利用的是原子钟技术,用时间来测量距离,所以达到了导航领域前所未有的高精度。有一句俗话:“卫星导航,玩儿的就是高精度”。近年来,高精度技术的进一步发展已经成为卫星导航的重要趋势,一是卫星导航系统本身的信号精度,在不断的提高,用户的无误差测距精度已经降到米以下,GPSIII的定位精度有望达到0.6米;二是国际GNSS服务(IGS)机构已经可以在网络上提供精密星历和星钟的时钟改正的实时服务;三是星基、地基的增强服务在逐步升级,提供更加精密优质的服务能力;四是在多系统兼容互操作与接收机方面进一步取得新的成果和发展,对于精度提升有明显意义。

值得指出的是,高精度定位的应用与服务产业与市场领域,在快速发展进步。最近,我国在北斗系统的推动下,高精度应用,已经逐步走出传统的大地测量测绘应用,走向更加广阔的领域,在精细农业、位移监测、高铁控管、驾考驾培、地下管网、车道级定位……等一系列领域出现新应用、新服务、新业态,值得大家关心。本报告有理有据、有观点、有想法,所持建议和想法很有参考价值。

曹冲

2015年4月15日

目录

一、卫星导航产业概述 (5)

(一)卫星导航系统概述 (5)

(二)卫星导航应用概述 (6)

(三)全球卫星导航产业发展概述 (8)

(四)中国卫星导航产业发展概述 (10)

二、高精度卫星导航定位产业现状 (13)

(一)发展概况 (13)

(二)产业链分析 (16)

(三)行业利润情况 (19)

(四)市场供需情况 (21)

三、卫星导航测绘仪器市场分析 (22)

(一)市场规模 (22)

(二)发展特点 (23)

(三)竞争格局 (23)

(四)影响因素 (24)

(五)规模预测 (24)

四、中国GIS数据采集器市场发展分析 (26)

(一)市场规模 (26)

(二)发展特点 (27)

(三)规模预测 (28)

五、卫星导航位移监测应用市场分析 (29)

(一)市场规模 (29)

(二)发展特点 (34)

(三)竞争格局 (35)

(四)影响因素 (35)

(五)规模预测 (36)

六、卫星导航农业机械应用市场分析 (38)

(一)市场规模 (38)

(二)发展特点 (42)

(三)竞争格局 (42)

(四)影响因素 (43)

(五)规模预测 (43)

七、高精度卫星导航定位应用市场竞争分析 (45)

(一)市场竞争态势 (45)

(二)主要企业简况 (46)

八、高精度卫星导航定位产业发展预测 (48)

(一)影响因素 (48)

(二)发展趋势 (49)

(三)规模预测 (50)

一、卫星导航产业概述

卫星导航定位技术指利用全球卫星导航定位系统所提供的位置、速度及时间信息对各种目标进行定位、导航及监管的一项新兴技术。与传统的导航定位技术相比,由于卫星导航定位技术具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时的特点,已成为人类活动中采用最为普遍的导航定位技术。因此,全球卫星导航定位系统一经问世,在市场需求的牵动下很快就深入到各国军事、安全、经济领域的方方面面,使航空、航海、测绘、机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的改变,开拓了移动位置服务等全新的信息服务领域,并迅速发展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业。

(一)卫星导航系统概述

目前,全球共有四大全球导航卫星系统,包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、中国的BDS(北斗系统),以及欧盟的Galileo系统。此外,多个国家还已建或者在建的若干区域卫星导航系统和星基增强系统,其中区域系统主要有日本的QZSS和印度的IRNSS,星基增强系统主要有美国的W AAS、欧盟的EGNOS、俄罗斯的SDCM、日本的MSAS以及印度的GAGAN。

BDS是中国正在实施建设和运行的自主发展、独立运行的全球卫星导航定位系统,其建设目标是:建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的卫星导航系统,促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

自上世纪70年代后期以来,国内开展了探讨适合国情的卫星导航系统的体制研究,结合我国国情科学、合理地提出并制定自主研制实施北斗卫星导航系统“三步走”的建设规划:第一步是试验阶段,2000年发射第一、第二个北斗试验卫星,2003年发射第三个卫星,并投入运营;第二步是区域系统建设阶段,2012年,卫星发射数量达到16个,形成由五个GEO、五个IGSO和4个MEO等14颗工作卫星构成星座,建成覆盖亚太的北斗区域系统;第三步是到2020年,建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的北斗全球系统。

2012年12月27日,北斗卫星导航系统新闻发布会公布了北斗系统的服务性能、标志图像、组织管理等详细情况,发布了北斗系统空间信号接

口控制文件(ICD)正式版,表明了系统建设的第二步任务顺利完成,也标志着北斗产业化正式拉开帷幕。

(二)卫星导航应用概述

“卫星导航系统的应用只局限于人的想象空间”是业内的一句名言,其应用形式十分多样,应用领域也十分广泛,依据不同的维度有多种分类方法。在现代导航技术中,最具代表性的卫星导航系统能够同时提供位置、速度、时间(PVT)信息,是当前定位、导航、授时(PNT)服务能力形成的基石,美国《国家PNT体系研究(最终报告)》给出有关PNT定义:定位(Positioning),是指能以标准大地坐标系为参照,按照用户规定的实时性要求提供精密和准确地确定二维,或三维位置和方位的能力。

导航(Navigation),是指按照用户的实时性要求确定当前位置和目的地位置(相对或绝对),并参考地理和环境信息,修正航线、方向、速度,抵达任何位置的能力。

授时(Timing),是指能在任何地方,按照用户规定的实时性要求,从一个标准(如世界协调时(UTC))得到并保持准确和精密的时间的能力。授时包括时间传递。

根据PNT分类对应卫星导航的不同应用需求如表1所示。

资料来源:根据公开资料整理

不同应用对精度的要求不尽相同,但从表1中可以看出,大部分应用需求都是高精度。不同应用需求与定位精度的对应关系如图1所示。卫星导航高精度应用是指通过差分定位等技术手段对获取的卫星信号进行再处理,使最终精度高于系统本身性能。一般而言,定位精度一般优于亚米级,主要应用包括测绘测量、地理信息系统应用、位移监测、移动测绘、机械控制等。

资料来源:赛迪顾问

图1 卫星导航应用分类

(三)全球卫星导航产业发展概述

在我国建设北斗卫星导航系统的同时,美国也在推进其全球定位系统(GPS)的现代化进程,俄罗斯、欧盟、日本和印度等自主研发的卫星导航系统也竞相展开。目前,国际卫星导航产业已形成较为完备的产业体系,导航服务性能不断提升,应用范围不断扩大,市场规模快速增长。卫星导航技术应用已成为发达国家经济社会发展必不可少的重要手段,对资源利用、环境保护、公共服务等方面的科学发展产生了深刻影响。

据欧盟全球卫星导航系统管理局(The European GNSS Agency,GSA)发布数据,2013年全球卫星导航市场规模接近1700亿欧元,预计到2022年可达到2500亿欧元。全球卫星导航市场规模情况如图2所示。从市场结构上看,属于普通精度应用的道路交通(包括PND、汽车前装/后装导航以及行业市场中的车载导航监控等)与LBS(移动终端及相关位置服务)占了市场绝大部分比例,达到了93.2%,而高精度应用则占其中的6.8%。全球卫星导航市场结构如图3所示。

资料来源:欧盟全球卫星导航系统管理局

图2 全球卫星导航市场规模

资料来源:欧盟全球卫星导航系统管理局

图3 全球卫星导航市场结构

同时,卫星导航系统及其应用产业正在经历前所未有的四大转变:(一)从单一的GPS时代转变为真正实质性的多星座兼容并存的GNSS新时代,开创卫星导航体系全球化和增强多模化的新阶段;(二)从以卫星导航为应用主体转变为以PNT(定位、导航、授时)应用为主体,且与移动通信和互联网等信息载体融合的新时期,开创信息融合化和产业一体化,以及智能化应用的新阶段;(三)从以提供终端应用产品为主逐步转变为以运营服务为主的新局面,开创应用大众化和服务产业化,以及智能信息服务的新阶段;(四)从以室外导航为主转变为以室内、外无缝导航为主的新时空体系的新纪元,开创了以卫星导航为基石的多手段融合、天地一体化、服务泛在化智能化的新阶段。四大转变趋势的直接结果是使应用领域扩大,应用规模跃升,大众化市场和产业化服务迅速成型。

(四)中国卫星导航产业发展概述

1、产业规模

自2012年12月27日北斗ICD文件正式公布以来,各相关部门持续大力投资北斗应用,对产业发展起到了明显的带动作用,中国北斗卫星导航产业取得了较为明显的进展。在国家的大力支持下,北斗/GNSS基础产品关键技术已实现突破,技术攻关和使用验证也已基本完成,具有自主知识产权的北斗/GPS双模芯片已量产使用,可靠性、稳定性、灵敏度等性能进一步提升。在行业应用领域方面,北斗应用持续拓展深化,相关产品在交通运输、气象预报、海洋渔业、民政减灾等GNSS传统应用领域得以大量应用,在精准农业、智能驾考、环境保护等新型应用领域也得到快速发展。在大众消费市场,已有大量终端厂家参与北斗/GPS车载导航仪的生产,数十个品牌的北斗/GPS车载导航仪已经正式走向市场。随着芯片小型化、低功耗、低成本的发展,北斗芯片正在走进规模庞大的手机市场。中国卫星导航及位置服务产业规模情况如图4所示。

数据来源:中国卫星导航定位协会

图4 中国卫星导航及位置服务产业规模

但是,在多个全球卫星导航系统并存和产业快速发展的背景下,我国卫星导航产业仍面临四大突出问题:一是我国的卫星导航产业还严重依赖于GPS,北斗普遍应用尚需时日;二是缺乏统筹规划,地面应用基础设施整体能力不足与重复建设并存;三是自主创新能力不足,没有掌握核心技术,相关产品和解决方案与国际先进水平差距较大,北斗卫星导航系统应用市场空间被严重挤压;四是相关政策、法规、标准尚不健全,产业集中度低,缺少龙头企业,产业发展环境亟待优化。因此,需要加快我国北斗卫星导航系统建设,推动民用应用系统向北斗卫星导航系统的转移,促进我国卫星导航产业健康可持续发展。

2、区域结构

中国卫星导航与位置服务的产业分布集中度高并有显著的区位特点。当前已形成环渤海、珠三角、长三角、华中鄂豫湘、西部川陕渝等五大产业聚集区。根据中国卫星导航定位协会数据,2013年五大区域产业总产值约为858亿元,约占全国的83%,并形成了北京、上海、深圳、广州、武汉等十五大产业聚集重点城市。我国卫星导航与位置服务产业区域格局如图5所示。

数据来源:中国卫星导航定位协会

图5 中国卫星导航与位置服务产业区域格局

以广州、深圳为中心的珠三角地区是国内最主要的卫星导航终端生产集散地,也是当前国内卫星导航与位置服务产业发展最早、市场化最好的地区。2013年珠三角地区卫星导航与位置服务产业的产值达303亿元,约占全国的29.2%,其中终端集成环节收入占整个产业链价值的74%。目前广东省卫星导航相关企事业单位达到1400家以上,其中近70%以上的企业集中在深圳和广州,分别占企业总数的50%和20%,这种分布状态与当地旺盛的电子产品加工业有着密切的关系,这两个城市所构建的生产销售链为广东省卫星导航与位置服务产业的发展提供了有利环境。

长三角地区的卫星导航技术研发起步较早,经过多年的努力已经具备较好的产业发展基础,专业人才和电子工业基础在国内具有一定优势,企业研发能力较强,且发展具有一定集聚性,产业链覆盖面较全,积累了丰富的应用示范经验。2013年长三角地区卫星导航与位置服务产业的产值达92亿元,约占全国的11.3%,长三角地区企业在产业链的运营服务环节占据优势,运营服务环节收入占整个产业链价值分布的18%。

以北京为中心的环渤海地区是国内重要的芯片研发、终端设计制造、地理信息数据采集加工基地,该地区已基本形成了卫星设计制造、终端产品设计制造、电子地图数据采集和系统集成等非常完善的产业布局,拥有航天科技、航天科工、中国电科等大型央企及北斗星通、华力创通、合众思壮等上市公司。2013年环渤海地域卫星导航与位置服务产业的产值达206亿元,约占全国的19.8%。

鄂豫湘地区的产业基础良好,武汉和郑州在测绘科学领域有着深厚的科研和人才基础,长沙在军工和军民融合发展方面有先天的优势。在卫星定位导航与测绘应用技术创新及产业化研发方面,以武大、军测、国防科大为代表的高校,其研发力量和人才团队在全国乃至全球都处于领先地位,在华中地区带动出一批具有创新优势和极具发展潜力的中小型科技企业。特别是武汉拥有国内最大的光电子信息产业集群,建设了一批公共服务平台,为产业技术研发提供了强有力支持。2013年该地区卫星导航与位置服务产业的产值超过136亿元,约占全国的13.1%。

以成都、重庆、西安为核心的西部川陕渝地区在中国卫星导航与位置服务产业中的重要性呈上升态势。该地区享有国家西部大开发及高新技术产业化的诸多政策和资金优势,虽然在高科技领域基础相对薄弱,但随着国家政策和资金的倾斜,以及在国土资源勘探、环境灾害防治、水利水电工程、交通路桥建设等方面巨大地区性市场需求的不断增长,是卫星导航与位置服务产业未来最具发展潜力的地区之一。目前该地区已聚集了相关企事业单位800多家,在产业链各个环节也聚集若有具有一定实力和发展潜力的企业聚集,其中不乏振芯科技、九州、长虹、华迅等一些优势企业。2013年该地区卫星导航与位置服务产业的产值达92亿元,占全国的约8.8%。

二、高精度卫星导航定位产业现状

(一)发展概况

经过30多年的发展,国外卫星导航定位终端技术已经非常成熟,特别在高精度等专业领域占有绝对优势。全球几乎90%的高精度GNSS终端设备均由美国的Trimble和加拿大的NovAtel公司提供。Trimble公司成立于1978年,是专业从事卫星导航定位系统软、硬件产品研发、生产、销售,提供基于GPS技术的系统工程解决方案及相关服务的行业标杆企业。2012年Trimble全球总销售额约为20.4亿美元,正常年份增长率约为20~30%。Trimble在全球高精度市场中已拓展实现近四十多个行业应用,传统高精度测绘应用仅约占10%左右,且该比例在近几年已呈明显减少趋势。

近十年,国内高精度卫星导航产业有了突飞猛进的发展,大学和科研院所在高精度领域的研究水平逐年提高,高精度核心芯片、模块及终端的研制水平大幅度提高,高精度卫星导航定位技术的应用也越来越广泛。在高精度终端产品方面,最初国内厂家以代理外国产品Trimble等品牌为主,后来逐渐过渡到使用国外主板在国内进行终端研发生产的产品研发模式。目前,国内三大高精度测绘终端厂商分别为上海华测导航、南方测绘和中海达。随着我国北斗系统的自主建设,国内厂家对于北斗卫星导航研究热情高涨,在高精度北斗主板、模块、终端、应用解决方案、数据提供以及运营服务等方面均取得了长足的进步,高精度卫星导航也被认为是卫星导航领域中利润最为丰厚的细分领域。

1、市场规模与结构

目前,市场上的卫星导航高精度应用产品主要由终端及解决方案两大类构成,其中终端主要包括应用于测绘领域的GNSS测绘仪器及地理信息系统应用的GIS数据采集终器;解决方案主要包括位移监测系统、机械控制系统及驾考、驾培系统等其他应用。

随着技术水平的成熟及社会对卫星导航认知度的提升,卫星导航高精度应用的范围不断拓宽,应用深度持续增强。GIS数据采集终器、位移监测、驾考等领域应用深度持续壮大,推动着高精度应用市场规模的快速扩大。据上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟统计,2014年中国卫星导航定位高精度应用市场规模达到58.03亿元,同比增长10.27%,增幅较2013年下降7.32%,而这主要是由于在过去3年中推动整体规模壮大的驾考系统应用市场规模下降所引起。2010-2014年中国卫星导航定位高精度应用市场规模如图6所示。

数据来源:上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟访谈图6 2010-2014年中国卫星导航定位高精度应用市场规模

从各细分领域上来看,GNSS测绘仪器由于与国民经济发展及基础设施建设高度相关,而持续保持相对平稳增长,GIS数据采集器随着行业应用范围的扩大而保持高速的增长。位移监测系统市场则随着国家在地质灾害监测领域及尾矿库安全的高度重视,保持超过20%的年均增长。机械控制目前主要应用于农机的自动驾驶系统及少量的工程机械应用,这一细分领域在过去一年呈现爆发式的增长态势,市场销量快速增加。驾考、驾培市场受公安部政策的推动在过去几年保持高速增长。大量驾考车已普及应用北斗卫星导航系统,也使得2014年这一市场由于价格下滑出现一定的萎缩。不过随着驾培车辆等的逐渐应用,这一市场也将恢复快速增长。2012年~2014年中国卫星导航高精度应用各细分领域市场规模如表2所示。2014年中国高精度导航应用领域市场规模分布如图7所示。

数据来源:上海卫星导航定位产业技术创新战略联盟访谈

图7 2014年中国高精度导航应用领域市场规模分布

2、发展特点

(1)周期性

高精度卫星导航应用领域十分广泛,某一特定领域的周期性对整体应用市场的影响相对有限。具体而言,测绘领域目前正处于成熟期,市场规模保持小幅稳定增长;位移监测领域,虽然尾矿库的监测处于衰退期,但大量新的领域不断出现,市场整体快速发展;农机等机械控制领域由于政策的推动,正处于产业规模爆发增长的初期。总体而言,高精度卫星导航应用领域处于快速增长的产业发展期,周期性特点不明显。

(2)季节性

不同的下游应用呈现出了不同的季节性特点,但行业整体上季节性特征并不明显,市场需求量较为平稳。在GIS应用、地质灾害监测等领域,采购对象多为政府、部队及一些事业单位,这些主体的采购受预算等因素影响存在着一定的季节性变化特点,即一季度采购量较多,年底也会有一定的拉升;在农业机械应用方面,每年春耕秋收期间需求量大幅增加;RTK 产品采购全年较为平稳,产品销售存在旺季但没有通常意义上的淡季,每年4-5月、9-10月、12月底销量均会产生小幅提升,7-8月较全年销量稍低。

(3)区域性

总体来看,卫星导航高精度应用区域性不强,各细分领域因不同地区的经济水平不同呈现一定的区域性特点。在位移监测方面,我国如云南、贵州、四川等地区地质灾害频发,经济损失和人员伤亡较为严重,在地质

灾害监测方面的投入也相对较大。而如山西、内蒙古等矿产丰富的省份对尾矿监测也存在不小的需求。在测绘应用方面,基础设施建设较多及经济发展水平优越的省份需求相对旺盛。在农业机械方面,主要分布在例如黑龙江、新疆等地耕地广阔而平坦、能够大面积使用大型农业机械的地区,随着国家政策对农业自动化的扶植力度以及高精度导航产品的性能提升,其他农业大省也将逐步应用。

(二)产业链分析

1、产业链结构

经过十余年的快速发展,中国高精度卫星导航定位产业已形成了分工明确、层次清晰完整的产业链结构。基于空间卫星导航系统及各类增强系统等基础设施,高精度卫星导航定位终端厂商在上游厂商提供主板的基础上,开发核心软件、算法,搭配天线、结构件等零配件,形成各类终端产品。解决方案提供商围绕客户的定制需求,进行软硬件集成,向用户提供完整的行业解决方案。过去,系统的运营往往都有用户自主完成,随着专业化分工的不断深入,用户已开始将服务外包给第三方,系统集成商向服务提供商延伸或形成独立的服务提供商将成为未来的重要趋势。卫星导航定位高精度应用产业链结构如图8所示。

基础设施

基础构件

应用产品解决方案用户卫星导航系统

增强系统

卫星导航高精度应用产业链运营服务图8 卫星导航定位高精度应用产业链结构

2、关联度分析

(1)上游基础构件

高精度卫星导航定位终端厂商的上游供应商主要有主板生产商、核心软件厂商、天线及结构件等零配件厂商。板卡生产是技术含量十分高的环节,需要长时间的积累与巨大的资金投入,随着国内企业在技术上的突破与在资本市场上的成功运作,板卡市场主要由国外巨头把控的局面已经有所改观,国内外板卡生产商主要包括天宝、诺瓦泰、合众思壮、上海司南、和芯星通和华测导航等。

天宝是全球领先的高精度卫星导航定位产品厂商,主要生产基板、核心软件、主板、终端及行业解决方案等一系列产品,在测绘、汽车导航、工程建筑、机械控制、资产跟踪、农业生产、无线通讯平台、通信基础设施等应用领域都有很强的技术积累与市场布局。特别是在测绘领域,天宝有着十分强大的品牌号召力,是国内众多企业的标杆。

诺瓦泰(NovAtel)是全球精密定位与增强技术领域中处于领先地位的产品与技术供应商,自1978年成立以来一直致力于高精度GNSS产品的研发与制造,是世界高精度GNSS核心技术与产品的领先者。该公司拥有多项领先的专利技术,产品稳定可靠,性价比高,在W AAS、无人机及测绘市场等都有广泛应用。2007年诺瓦泰为著名测量仪器制造商徕卡(Leica)公司的母公司Hexagon集团以3.9亿美元收购。

上海司南卫星导航技术有限公司创立于2012年,凭借多年技术积累,迅速在国内市场抢占份额,目前已成为国产高精度板卡出货量最大的企业,产品广泛应用于驾考、驾培、位移监测、农业等领域。

合众思壮是中国卫星导航产业领先企业。2013年2月,合众思壮以1496万美元收购加拿大Hemisphere的高精度产品部门和配套业务,为其高精度业务拓展提供了强劲动力。Hemisphere是全球著名的高精度导航部件生产商,其产品被广泛应用于农业,海洋以及其它测量相关领域,在导航定位,机械引导,机械控制等方面具备出色的性能。相比其他厂商,Hemisphere 产品性价比较高。通过收购,合众思壮不仅获得了Hemisphere在高精度定位领域的相关专利,还拥有了相应研发团队。

(2)中游产品及解决方案

高精度卫星导航应用通过终端产品或软硬件集成的系统解决方案加以实现。终端从产品主要有GNSS测绘仪器及GIS数据采集器等。系统解决方案包括位移监测系统、机械控制系统及驾考、驾培系统等。

GNSS测绘仪器市场过去基本由国外厂商主导,但随着国内厂商技术水平的提升,目前市场基本已被国内厂商所垄断,南方测绘、中海达、华测导航等三家国内厂商占据了市场95%的市场份额。

南方测绘1989年创立于广州,历经发展,已经成为一家集研发、制造、销售和技术服务为一体的专业测绘仪器、地理信息产业集团,是国内GNSS 测绘仪器出货量最大的企业。

中海达成立于1999年,是国内测绘地理信息技术装备领域第一家上市企业。公司拥有“GNSS产品、GIS产品、海洋产品、系统工程”四大核心业务,已成长为国内GNSS龙头企业。公司上市后,积极拓展光电产品、三维激光、精细农业、特种车辆及船舶导航与监控、机械精密控制等新兴业务领域。

华测导航成立于2003年9月,是一家集高精度GNSS产品及相关软硬件产品研发、生产、销售于一体的高新技术企业。公司依托深厚的技术积累,快速拓展市场,在GNSS测绘仪器领域占据了近20%的市场份额,并在近两年快速拓展国际市场。同时,华测导航不断丰富业务线,已形成了包括传统测绘、GIS应用、位移监测、农机自动化、无人机、移动测绘等业务体系,企业规模快速壮大。

GIS数据采集器是利用卫星定位技术实现地理信息数据采集、处理的终端设备,结合特定行业需求,广泛应用于各类地理信息系统中。不同的应用领域,对终端的精度要求不同,从10cm精度的专业设备到米级的行业应用管理终端,精度越高市场需求量越低。

应用软件厂商主要是指GIS应用软件厂商,包括基础平台软件及行业应用平台软件。基础平台软件是GIS系统的底层通用软件,可用以开发应用平台软件和各类应用系统。应用平台软件是基于GIS 基础平台软件针对行业共性需求而研发的专业GIS 应用软件,可以快速定制和开发行业具体的GIS 应用系统。

ESRI作为老牌的GIS基础平台软件制造商,在市场份额、运行机制上占据优势,其产品获得了众多全球客户采用,其品牌信誉和竞争能力得到了市场的认可。

超图软件作为近年来发展势头迅猛的国产GIS平台厂商代表,其雄厚的研发实力、高效的运作机制和技术先进性使得其在总体发展能力指标上获得了较高的分数。同时,该公司大胆拓展国际市场,在日本、中国香港、新加坡、马来西亚等亚洲地区获得了不错的市场认可度,此外在欧洲和北美也发展了部分用户,是最大的国产GIS基础平台软件制造商,也是全球GIS市场中最值得期待的新兴基础平台软件制造商代表。

武汉中地数码也是国内一家优秀的GIS平台软件制造商,该公司基于自己的GIS基础平台研发了一些面向行业的GIS应用平台软件,并在国土、地矿资源管理等行业具有较高的市场占有率,是目前国内较大的GIS应用平台软件制造商。

解决方案厂商根据客户的特定需求,结合相应的应用软件,开发软硬件结合的系统提供给下游用户,如位移监测系统、机械控制系统、驾考、

驾培系统等。由于应用领域广泛,参与这一环节的企业众多。不同的企业根据其所掌握的客户资源服务不同领域的客户。部分实力突出的企业在不同领域均有涉及,体现出了深厚的技术基础与良好的市场竞争力。

(3)下游运营服务

长期以来,卫星导航应用系统都是由客户进行运营。随着专业分工的深入,用户开始出现将系统运营服务外包,自身专注于核心业务的需求与趋势。如位移监测系统用户将日常的运营监控交由第三方来实现,出现特殊情况时,由第三方提供相应的行动方案以供用户参照执行。随着市场的发展,运营服务商将在产业链中独立并逐渐成熟,成为产业链中的重要环节。

卫星导航高精度应用下游用户不尽相同,测绘产品用户主要为从事测绘工作的测绘院、规划院、建筑单位等,GIS应用用户广泛,如政府、电网企业等,且随着GIS产品与工业平板电脑的融合,其用户群体还在快速扩张。位移监测系统的下游用户包括分管地质灾害防治工作的国土、民政等政府部门与发电站、电网公司、矿产开采企业等等。农机控制产品用户主要为兵团、农垦等农业集团、农机合作社及农户。

(三)行业利润情况

1、利润水平

卫星导航高精度应用行业技术水平较高,对进入企业的资金实力、研发能力等都有一定的要求,也使得行业利润水平相对较高。从业务模式上看,越重视微笑曲线两端,即研发及营销的企业,其利润水平越高,有能力自主研发生产核心部件的企业利润水平更高。从应用领域上看,不同细分市场,其利润水平有一定的差异。中海达为高精度应用领域的综合性企业,在不同领域均有涉及,其利润情况对掌握行业利润水平有一定的参考性。2009年至2014年前三季度,中海达净利润率约为20%(如图9所示)。

耐威科技主要从事惯性导航、卫星导航及组合导航产品的研发生产,应用于国防军事及航空等领域,相应的其净利率略高于行业平均水平。2011-2013年,耐威科技卫星导航产品毛利润率分别为53.50%、56.62%、43.97%,综合毛利率为54.34%、52,63%、50.79%,净利率41.11%、30.09%、31.40%(如表3所示)。

资料来源:中海达年报

图9 中海达2009-2014年营业收入与净利润率

2、变动趋势

竞争的加剧使得产品价格不断下降,已对厂商的盈利水平带来了一定的压力。不过随着技术水平的日渐成熟,特别是核心部件国产化的不断推进,产品成本也在持续下降。同时,市场的规模化推广扩大了用户规模,也提高了厂商对上游供应商的议价能力,使得行业利润水平整体处于较平稳的状态。此外,在新兴领域的应用前期,如:农业机械市场,率先参与其中的企业往往有能力享受超额利润。随着竞争的推进,利润水平快速下滑并逐渐趋于稳定,具备敏锐洞察力及快速市场反应速度的企业往往能够保持较高的利润水平。

GNSS精密单点定位基本原理及应用

GNSS精密单点定位基本原理及应用 【摘要】文中详细介绍了GN SS精密单点定位技术的基本原理及在各领域中的应用前景,供国土测绘界同行参考。 【关键词】GN SS;精密单点定位;大地测量 1.前言 精密单点定位是指利用全球若干地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差,对单台GNSS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算,利用这种预报的GNSS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GNSS定位观测值方程中的卫星钟差参数;用户利用单台GNSS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度,进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位,精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GNSS 定位方面的前沿研究方向。 2.精密单点定位基本原理 单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法,其优点是一台接收机单独定位,观测组织和实施方便,数据处理简单。缺点是精度主要受系统性偏差(卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等)的影响,定位精度低。应用领域:低精度导航、资源普查、军事等。对于单点定位的几何描述,保持GNSS卫星钟同GNSS接收机钟同步;GNSS卫星和接收机同时产生相同的信号;采用相关技术获得信号传播时间;GNSS卫星钟和GNSS接收机钟难以保持严格同步,用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。单点定位虽然是只需要一台接收机即可,但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著,故定位精度一般较差。 精密单点定位为技术针对单点定位中的影响,采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术,如用户利用单台GNSS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内,点位平面位置精度可达1- 3cm,高程精度可达2- 4cm,实时定位的精度可达分米级。 利用上述推导的观测模型,即可采用卡尔曼滤波的方法或最小二乘法进行非差精密单点定位计算,在解算时,位置参数在静态情况下可以作为常未知数处理;在未发生周跳或修复周跳的情况下,整周未知数当作常数处理,在发生周跳的情况下,整周未知数当作一个新的常数参数进行处理;由于接收机钟较不稳定,且存在着明显的随机抖动,因此将接收机钟差参数当作白噪声处理;而对流层影响变化较为平缓,可以先利用Saastamonen或其他模型改正,再利用随机游走的方

全球四大卫星定位系统

全球四大卫星定位系统 一.GPS系统(美国) 二.北斗系统(中国) 三.GLONASS系统(俄罗斯) 四.伽利略卫星导航系统(欧盟) GPS系统(美国) GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制,历时20年,耗资近200亿美元,于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今,GPS已经成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 (1)空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 (2)控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 (3)用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能: 导航 测量 授时

标准:全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类: GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, 统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。 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 度0.2米/秒,授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成,中国计划2012年左右,“北斗”系统将覆盖亚太地区,

高精度卫星导航定位行业研究报告分析

高精度卫星导航定位行业研究报告 目录 一、全球卫星发展概况 (3) 二、全球卫星导航系统发展历程 (4) 1、50年代末至60年代末是GPS研发的初级积累阶段 (4) 2、70年代初至80年代末GPS研发正式开始 (5) 3、1989年至1994年是GPS实用组网阶段 (5) 4、994年至2000年是GPS军转民的过渡阶段 (5) 5、2000年GPS正式放开在全球广泛推广应用 (5) 三、全球卫星导航定位行业市场规模 (6) 四、中国卫星导航定位行业发展历程 (6) 1、90年代中期以前为起步阶段 (6) 2、1996—1997年是市场发展期 (7) 3、1998—2001年是市场逐渐成熟的时期 (7) 4、2002年进入产业化发展阶段 (7) 5、2005年民用市场规模化发展开始 (7) 五、中国市场规模 (9) 六、中国卫星导航定位行业基本特点 (10) (一)高精度卫星导航定位行业 (10) 1、专业市场正在成长,国厂商加速赶超国外厂商 (10)

2、国企业竞争力提升,从进口主导格局走向国产替代进口 (10) 3、行业毛利随着技术进步、成本回落以及规模影响的共同驱动下稳步提升 (11) 4、GNSS产业已经形成专业的上下游产业链结构,中国高精度GNSS 产业链已经初步形成,国产品牌在GNSS产业价值链上取得重要位置 (11) (二)消费类卫星导航定位行业 (12) 1、市场形成一定规模,数百家终端企业参与竞争,盗版与山寨泛滥成灾 (12) 2、以北上广为中心的三大区域是消费类应用市场的发动机 (13) 七、高精度卫星导航定位应用市场概况 (14) (一) 应用市场规模 (14) 1、全球卫星导航定位专业应用市场 (14) (二) 行业应用市场发展 (15) 1、测绘仪器市场 (15) 2、GIS地理信息市场 (19) 3、系统工程 (22) 八、高精度卫星导航行业市场竞争结构分析 (25) (一) 高精度GNSS产品 (25) 1、市场竞争结构 (25) (二) 水声探测设备 (28) 1、市场竞争结构 (28) 九、高精度卫星导航定位行业市场发展趋势 (30) (一)高精度GNSS产品市场发展趋势 (30) (二)水声探测设备市场发展趋势 (32) 十、高精度卫星导航定位行业技术发展趋势 (33) (一)高精度GNSS产品技术发展趋势 (33)

全球卫星导航定位行业分析报告

全球卫星导航定位行业分析报告 一、全球卫星发展概况 卫星导航定位技术指利用全球卫星导航定位系统所提供的位置、速度及时间信息对各种目标进行定位、导航及监管的一项新兴技术。与传统的导航定位技术相比,由于卫星导航定位技术具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时的特点,已成为人类活动中普遍采用的导航定位技术。因此,全球卫星导航定位系统一经问世,在市场需求的牵动下很快就深入到各国军事、安全、经济领域的方方面面,使航空、航海、测绘、机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的改变,开拓了移动位置服务等全新的信息服务领域,并迅速发展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业。 以美国GPS为代表的卫星导航定位产业已经成为当今国际公认的八大无线电产业之一。在人类信息社会中,有80%以上的信息与“位置”和“时间”有关,在卫星导航定位技术出现以后,它可以迅速将位置、时间信息数字化,进入互联网和各行各业的信息应用系统,被人们所使用。 目前世界上投入正式运行的卫星导航定位系统有美国的GPS系统、俄罗斯的Glonass系统和我国的北斗卫星导航定位系统。其中GPS的应用最为广泛,占到全球应用的95%以上。鉴于民用需求的巨大与旺盛,为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破美国对全球卫星导航产业的垄断,欧盟在2002年提出建设Galileo 系统,俄罗斯则计划在2010年全面恢复Glonass系统,我国在2006年对外公布建设我国新一代北斗卫星导航定位系统,卫星导航定位产业步入了一个多系统并存、多技术融合的发展新阶段。 我国的卫星导航定位应用是在全球卫星导航定位系统逐步开放、透明的大环境下,通过学习、引进、消化、吸收再创新的方式发展起来的。美国的GPS系统在20世纪80年代建设初期是一个严加保密的纯军事系统。随着全球政治格局和经济一体化的发展,其已从最初的“军用为主、民用为辅”发展到“强军护民、以民养军”的新阶段。美国GPS政策的每一次开放调整,都有力地推动了本国及全球卫星导航定位产业的市场发展。随着卫星导航定位在我国应用领域的不断拓展和深入以及自主的北斗卫星导航定位系统的建设,使我国在卫星导航定位系统技术和导航信号处理技术、卫星导航定位芯片技术和板卡、高精度接收机产品等方面取得重大突破,积累了应用经验,卫星导航定位技术与产品已呈现自主创新,集成创新,引进、消化、吸收再创新的多元并举发展的格局。 二、全球卫星导航系统发展历程 GPS可以说是最早也是目前最为完善成熟的全球卫星导航定位系统,最为当今最完善、覆盖率最高卫星导航定位,GPS的发展历程就代表了全球卫星导航定位行业的发展。 1、50年代末至60年代末是GPS研发的初级积累阶段 1958年底,美国海军武器实验室委托霍布金斯大学应用物理实验室,研究为美国军用舰艇导航服务的卫星系统,即海军导航卫星系统。60年代末,美国在此基础上着手研制新的卫星导航系统,以满足海陆空三军和民用部门对导航越来越高的要求。

全球卫星导航定位技术的原理及应用论文概要.doc

浅析全球卫星导航定位技术原理及应用 一、前言 导航定位的需求,可以说不是历来就有的,在人类早期物质生产活动中以牧猎为主,日出而作,日落而息。当时人们离不开森林和水草,或是随着水草的兴衰而漂泊不定,根本不需要什么明确的定位。但是,随设社会的发展,到了农业时代,在人们开发农田,兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求,可以说在这时,导航定位就在慢慢酝酿之中。等到了工业时代,人类的活动遍及全球,而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程,通信工程,矿产资源勘探工程,地球生态及环境变迁的研究,就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展,并把这项技术带到一个前所未有的发展时期,它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的,科技是不断进步的,20世纪末,出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术,它们的出现,把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星,人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象,这预示着一种全新的天空定位技术的可行性,由此,人类进入了卫星定位和导航的时代。 二、简介 1:全球卫星导航定位系统(global navigation and positioning satellite system采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104 km,在6条轨道上运行有24颗卫星,每12 h绕地球一周,能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗(或4颗以上卫星的导航定位信号,并测量不同信号的到达时间,求出移动用户的三维空间坐标,自动给出经度和纬度显示,从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心,实现对移动用户的调度控制。 GPS向用户广播的导航信号为双频,分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码

精密单点定位软件rtklib的静态定位测试

精密单点定位软件RTKLIB 的静态定位测试 摘要:阐述了RTKLIB 精密单点定位中使用的数据预处理方法以及电离层、对流层、频间偏差等误差项的采用的改正方法,设计了精密单点定位的解算策略并配置了RTKLIB 软件界面中的关键参数,采用事后、快速、超快速等四种星历及钟差产品对北京站单天观测值进行解算。结果表明四种种产品单天误差均在厘米级,其中igs 和igr 误差较小。 1 引言 精密单点定位(PPP ),即非差相位单点定位,提出于上世纪七十年代子午卫星时代,九十年代中期国际IGS 组织开始向全球用户提供精密星历和精密钟差产品,为精密单点定位的发展提供了良好的机会。由于其具有单台接收机实现高精度定位、定位不受作用距离限制、作业机动灵活、成本低效率高、应用广泛等优点,越来越受到人们的重视,相关学者与研究机构也对其进行了深入的研究,取得了一系列成果。美国喷气推进实验室的Zumberge 等研究人员利用GIPSY 软件和IGS 星历,取得了单天解静态定位精度1到2cm 左右,动态2.3到3.5 dm 左右的实验结果(1997) ;加拿大Calgary 大学的高扬博士对PPP 的理论和算法进行了深入的研究,并开发了相关软件;武汉大学叶世榕博士在其博士论文中对精密单点定位进行了详细的研究(2002) ;武汉大学的张小红教授经过多年理论研究,开发出了精度和可靠性已达国际先进水平的高精度PPP 商业化软件TriP ;武汉大学卫星导航定位中心自主研发的PANDA 软件在精密定轨和PPP 方面也具有很高的精度;此外还有本文使用的日本东京海洋大学的Tomoji Takasu 研发的RTKLIB 软件。 本文简要介绍了精密单点定位的理论基础,采用RTKLIB 软件对IGS 北京站观测数据进行静态精密单点定位实验,利用不同星历钟差产品对其定位精度进行了详细的分析,并将解算结果与准确值对比,为使用该软件提供了参考。 2 精密单点定位数学模型 GPS 伪距观测值观测方程如式(1)所示,GPS 载波相位观测值如式(2)所示。 )()(/i i ion trop orb i P d d d dT dt c P ερ++++-+= (1) )()(/i i i i ion trop orb i N d d d dT dt c Φ++-++++=Φελρ (2) 式中,i P 、i Φ分别为伪距观测值和载波相位观测值;ρ为GPS 接收机和卫星间的几

总结高精度定位难点与解决办法

安全是企业生存发展的首要基础。在电力、化工等大型复杂作业环境中,现场设备多,作业过程多变,对现场人员的安全防护管理更是重中之重的首要任务。 人员的位置管控是安全管理的主要因素。必须严格管理作业人员按照安全规定的位置和路线进行作业,危急情况下更需要准确获知人员的实时位置,以便及时准确施救。 但是,在这些场合,受现场环境的限制,通用的室外GPS定位或普通的室内定位技术很难达到预期的精度和要求,迫切需要研制特定的定位设备和系统,实现作业人员的实时定位和追踪管理,保障作业安全。 技术难点 1、电厂、化工厂厂区建筑物复杂,大型设备多,建筑物的遮挡、金属电磁干扰反射等因素使得常见的技术方案难以实现精准定位。 2、作业人员活动的随机性高,包括室内、室外、管廊等位置,无法采取路径吸附等位置纠正算法。 3、人员的活动状态、姿态等安全信息也需要感知。 4、对设备的防爆性、携带和使用的方便性、待机时间等要求高。 人员定位解决方案 针对电厂、化工厂的定位需求,云酷科技采用UWB精准定位、激励器存在性检测定位、车辆采用GPS定位技术相结合的定位方案。 整体定位方案运用业内领先的TOA算法,同时结合定位大数据分析,解决了传统定位模式抗干扰能力差、定位准确度低、安装布线困难、成本费用高等问题;针对不同区域提供不同定位解决方式,达到定位精准度适宜,投入性价比高的建设目标。同时考虑到不同电厂的业务需求不同,系统拥有两票管理、缺陷/隐患管理、到岗到位管理、外委管理、工器具管理、车辆管理、手机APP等多种功能模块。支持电子围栏、人脸识别、视频监控联动、智能门禁

联查、各类报警预警等功能。 该方案可帮助中电厂厂区实现现场操作的更加规范化、协同化、科学化和智能化,人员安全监控和管理变得更加主动、及时和准确,大大提升企业精细化管理水平和企业人员安全,成功搭建事前预防、事中及早发现、事后可追溯的安全防范机制,成为智慧电厂的代表性项目之一。

实时精密单点定位

实时精密单点定位(PPP)是可能通过实时卫星轨道和时钟校正的可用性广播星历,播放的实时校正(BCS)。实时BCS是目前在全球以及区域的参考帧。在这方面的贡献,PPP使用这些全球性和区域性BCS的性能分析1983北美基准(NAD83)。为当前区域NAD83 BC 方法确定的局限性和协调的差异导致了与传统方法相比,显示全球BC。虽然偏差所造成的不同的参考帧的使用被证明是亚厘米级,它也表明,他们可以通过PPP算法或区域BC方法改性降低或消除。分析了三种不同的变体进行PPP,单一频率的电离层的自由变体,双频电离层自由变体,和一个单一频率的电离层修正变异。 精密单点定位(PPP)是一个全球定位系统(GPS)处理非差伪距和载波相位测量从一个独立的GPS接收机的高精度计算分米或厘米在全世界遍地开花的位置定位方法(藏伯格等人。1997;2001 ovstedal库巴和荷鲁克斯;2002)。近年来,服务已经开发了允许高精度星历数据可实时用户(代码2006;库巴泰特里等人2003。2005烘烤2010)。这样的情况了,并将继续创造,PPP应用范围广(荷鲁克斯等人。2004、高2008;比斯纳)。这种服务的重要例子是实时(RT)的GPS卫星的轨道和时钟校正广播星历(Sohne等人。2008。这些RT 广播改正(BCS)用户提供精确的轨道和时钟校正所需的PPP。BCS在全球参考框架不仅可以(GRF)也在一组选定的区域参考框架(RRFS),如北美基准(NAD)1983(NAD83)(BKG 2010;Sohne 2010)。在这方面的贡献,这些NAD83区域BCS使用(微构件系统)的单和双频率PPP是第一时间分析及其与更传统的全球BCS的使用性能(GBC上将)的比较。 在微构件系统的理论基础是认为当处理独立的GPS数据,获得用户的位置的参考框架定义的参考系统,实现了卫星位置。因此,在文献中已GRF RRF卫星轨迹的转换是一个有用的替代GRF RRF的站坐标变换因为它有可能简化访问RRF允许用户在一个全局数据区域专门工作表明(克蕾默等人。2000;库巴2002;克蕾默2006;Schwarz 1989)。 本文的组织如下。能够评估作用的参考帧播放的PPP,NAD83简要描述和国际地球参考框架(ITRF),和他们的椭球坐标的差异,在随后的部分了。然后,GBC和红细胞的方法,单和双频率NAD83 PPP协议的分析和比较。目前的RBC 方法确定的局限性和协调的差异导致他们对GBC的方法示出。其次,它是如何修改PPP算法或红细胞的方法,这两种方法之间的一致性恢复。由于确定的PPP RBC方法的局限性是固有的作为一个结果,不同的参考帧的使用,这方面的贡献的结果是在更换NAD83 2018提供了一个新的几何数据,删除不同意ITRF计划的支持(NOAA 2008)。 对PPP的BCS是理解中的重要作用的正确使用的参考帧播放。因此,本节中的ITRF转换NAD83,其链接,这种改造在位置相关的椭球坐标的两帧之间的差异的影响作了简要的介绍。 北美基准1983 所采用的数据和参考在美国和加拿大的空间定位系统是NAD83。详细的介绍了它的定义,建立,和进化,读者可以参考施瓦茨(1989),斯奈和索勒(2000a,b),索勒和斯奈(2004),克雷默等人。(2000),与克雷默(2006)。NAD83首次实现的,这在很大程度上依赖卫星多普勒观测,由美国国家大地测量1986通过(NGS)。它被称为NAD83(1986)。自那时以来,NAD经历了又一个五实现在美国,最后一个是NAD83(cors96)。此实现,正是联系在一起的NAD83 ITRF框架,它是一个地心坐标系统的最佳实现(鲍彻和altamimi 1996)。为了这

GPS导航定位原理以及定位解算算法.docx

GPS导航定位原理以及定位解算算法 全球定位系统(GPS)是英文Global POSitiOning SyStem 的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导 航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算;根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算, 并将其从伪距中消除;根据上述结果进行接收机PVT (位置、速度、时间)的解算;对各精 度因子(DoP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。 本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分,基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪,对伪距进行了计算,并对导航数据进行了解码工作。 1 地球坐标系简述 要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系,地球表面的GPS接收机的位置是相 对于地球而言的。因此,要描述GPS接收机的位置,需要采用固联于地球上随同地球转动 的坐标系、即地球坐标系作为参照系。 地球坐标系有两种几何表达形式,即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是:原点O与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向),Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90 度方向)。 地球大地坐标系的定义是:地球椭球的中心与地球质心重合,椭球的短轴与地球自转 轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ经度 为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ,该点的高度h为该点沿椭 球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P( X,y,Z ),在地球大地坐标系内表达为P (φλ,h)。则两者互换关系为:大地坐标系变为直角坐标 系: (1)

2016-2022年中国高精度卫星导航定位(GNSS)市场评估与发展前景研究报告

2016-2022年中国高精度卫星导航定位(GNSS)市场评估与发展前景研 究报告 https://www.360docs.net/doc/913666401.html,

什么是行业研究报告 行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等,为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。 企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场,但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。一个全面竞争的时代,不但要了解自己现状,还要了解对手动向,更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。 行业研究报告的构成 一般来说,行业研究报告的核心内容包括以下五方面:

行业研究的目的及主要任务 行业研究是进行资源整合的前提和基础。 对企业而言,发展战略的制定通常由三部分构成:外部的行业研究、内部的企业资源评估以及基于两者之上的战略制定和设计。 行业与企业之间的关系是面和点的关系,行业的规模和发展趋势决定了企业的成长空间;企业的发展永远必须遵循行业的经营特征和规律。 行业研究的主要任务: 解释行业本身所处的发展阶段及其在国民经济中的地位 分析影响行业的各种因素以及判断对行业影响的力度 预测并引导行业的未来发展趋势 判断行业投资价值 揭示行业投资风险 为投资者提供依据

2016-2022年中国高精度卫星导航定位(GNSS)市场评估与发展前景研究报告 【出版日期】2016年 【交付方式】Email电子版/特快专递 【价格】纸介版:7000元电子版:7200元纸介+电子:7500元【报告编号】R404343 【报告链接】https://www.360docs.net/doc/913666401.html,/research/201604/404343.html 报告目录: 卫星导航定位技术为人们出行带来了很多便利,但很多车载导航和手机导航给人留下了定位系统精度并不高的印象,常常出现定位偏差因此耽误行程的问题,引发诸多吐槽。通过卫星定位一些关键技术的应用,精度可以提高到厘米级的程度。 智研数据研究中心发布的《2016-2022年中国高精度卫星导航定位(GNSS)市场评估与发展前景研究报告》依据国家统计局、海关总署和国家信息中心等渠道发布的权威数据,以及中心对本行业的实地调研,结合了行业所处的环境,从理论到实践、从宏观到微观等多个角度进行研究分析。它是业内企业、相关投资公司及政府部门准确把握行业发展趋势,洞悉行业竞争格局,规避经营和投资风险,制定正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一,具有重要的参考价值! 智研数据研究中心是中国权威的产业研究机构之一,提供各个行

精密单点定位技术及其应用

精密单点定位技术及其应用 摘要:GPS 精密单点定位技术是目前GPS 研究领域的热点之一。文中先简要介绍了精密单点定位的数学模型、数据处理总体思路。探讨了精密单点定位技术的定位原理及误差来源, 并比较了精密单点定位与RTK, 展望了精密单点定位技术在城市建设中的应用。 关键词:精密单点定位;解算过程;误差源;应用 1.前言 精密单点定位是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数;用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。 2 精密单点定位基本原理 GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。 2.1 ITRF 参考框架 ITRF 是国际协议地球参考系(ITRS)的具体体现,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS 和DORIS 等空间大地测量技术和观测数据, 由IERS 中心局IERS CB 分析得到一组全球的站坐标和速度场。IERS 中心局每年将全球跟踪站的观测数据进行综合处理和分析, 得到一个ITRF 框架,并以IERS 年报和IERS 年报和 IERS 技术备忘录的形式发布。ITRF 的定义是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现。不同时期ITRF 框架之间的四个基准分量定义是不同的,存在很小的系统性的差异,当然这些差异可以通过7个参数表示。 2.2 精密单点定位数学模型

全球卫星导航定位技术

全球卫星导航定位技术 摘要:卫星导航定位系统在国民经济建设中占有重要的位置,是国民经济信息化建设的重要组成部分和推进力量,是建设国家信息体系的重要基础设施,是直接关系到国家安全、经济发展的关键性系统技术平台。以GPS为代表的卫星导航定位(GNSS)应用产业已逐步成为一个全球性的高新技术产业。国家对卫星导航定位产业的发展高度重视,“十五”计划发展纲要确定卫星导航定位为国家高技术工程的12个专项之一,国家发改委在2002年实施了卫星导航产业化专项,以北斗卫星导航试验系统和其他卫星定位导航系统的广泛应用为推动力的我国卫星导航定位产业,正进入高速发展的关键时期。本文介绍了全球卫星导航系统的现状以及分析其原理,并分析了全球卫星导航的发展应用。 关键词:卫星导航定位系统;高新技术 Abstract: the satellite navigation and positioning system in the development of national economy, holds the important position, the informationization of the national economy is the important part of the construction and promote the strength, the construction of national information system is the important infrastructure, is directly related to national security, economic development and the key system technology platform. As a representative of the with GPS satellite navigation and positioning (GNSS) application industry has gradually become a global new high technology industry. National satellite navigation and positioning of the development of the industry, more attention of the tenth five-year plan to determine the program for the development of satellite navigation and positioning for the national high technology project of one of the 12 special, the national development and reform commission in 2002, the industrialization of the satellite navigation special to beidou satellite navigation test system and other positioning satellite navigation system for the wide application of driving force of China’s satellite navigation and positioning industry, entering the critical period of development. This paper introduces the present situation of the global satellite navigation system and analyzes the principle, and analyzed the development and the application of the global satellite navigation. Keywords: satellite navigation and positioning system; High and new technology 按照定位导航的方式可分成:卫星定位导航、自主式导航、组合导航以及无源导航。 1、全球卫星导航系统介绍 世界上现有卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲

高精度卫星导航定位产业市场研究报告

高精度卫星导航定位产业市场研究报告 上海产业技术研究院 卫星导航产业发展战略研究中心 2015年4月

前言 这是一篇很好的报告,有质有量,很多数据来自于第一线,值得一读。高精度是卫星导航的特色,由于卫星导航利用的是原子钟技术,用时间来测量距离,所以达到了导航领域前所未有的高精度。有一句俗话:“卫星导航,玩儿的就是高精度”。近年来,高精度技术的进一步发展已经成为卫星导航的重要趋势,一是卫星导航系统本身的信号精度,在不断的提高,用户的无误差测距精度已经降到米以下,GPSIII的定位精度有望达到0.6米;二是国际GNSS服务(IGS)机构已经可以在网络上提供精密星历和星钟的时钟改正的实时服务;三是星基、地基的增强服务在逐步升级,提供更加精密优质的服务能力;四是在多系统兼容互操作与接收机方面进一步取得新的成果和发展,对于精度提升有明显意义。 值得指出的是,高精度定位的应用与服务产业与市场领域,在快速发展进步。最近,我国在北斗系统的推动下,高精度应用,已经逐步走出传统的大地测量测绘应用,走向更加广阔的领域,在精细农业、位移监测、高铁控管、驾考驾培、地下管网、车道级定位……等一系列领域出现新应用、新服务、新业态,值得大家关心。本报告有理有据、有观点、有想法,所持建议和想法很有参考价值。 曹冲 2015年4月15日

目录 一、卫星导航产业概述 (5) (一)卫星导航系统概述 (5) (二)卫星导航应用概述 (6) (三)全球卫星导航产业发展概述 (8) (四)中国卫星导航产业发展概述 (10) 二、高精度卫星导航定位产业现状 (13) (一)发展概况 (13) (二)产业链分析 (16) (三)行业利润情况 (19) (四)市场供需情况 (21) 三、卫星导航测绘仪器市场分析 (22) (一)市场规模 (22) (二)发展特点 (23) (三)竞争格局 (23) (四)影响因素 (24) (五)规模预测 (24) 四、中国GIS数据采集器市场发展分析 (26) (一)市场规模 (26) (二)发展特点 (27) (三)规模预测 (28) 五、卫星导航位移监测应用市场分析 (29) (一)市场规模 (29) (二)发展特点 (34) (三)竞争格局 (35) (四)影响因素 (35) (五)规模预测 (36) 六、卫星导航农业机械应用市场分析 (38) (一)市场规模 (38) (二)发展特点 (42) (三)竞争格局 (42) (四)影响因素 (43) (五)规模预测 (43)

精密单点定位

精密单点定位PPP 精密单点定位(precise point positioning ,缩写PPP ),指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。在卫星导航应用之中,GPS 作为定位的意义越来越重要,不论是军事上还是工程等方面上,导航定位的研究依然是一个不老的研究主题。精密单点定位更是导航定位中的一个很值得研究的问题。 PPP 根本上讲属于单点定位范畴,那么单点定位又是怎样进行测量定位的呢?单点定位是利用卫星星历和一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位置的方法,其优点:一台接收机单独定位,观测组织和实施方便,数据处理简单;缺点:精度主要受系统性偏差(卫星轨道、卫星钟差、大气传播延迟等)的影响,定位精度低。应用领域:低精度导航、资源普查、军事等。对于单点定位的几何描述,三个站星距离,作三个球面三个球面两两相交于两点,如下图所示: 站星距离的测定:保持GPS 卫星钟同GPS 接收机钟同步;GPS 卫星和接收机同时产生相同的信号;采用相关技术获得信号传播时间;GPS 卫星钟和GPS 接收机钟难以保持严格同步,用相关技术获得的信号传播时间含有卫星钟和接收机钟同步误差的影响。单点定位虽然是只需要一台接收机即可,但是单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟差以及卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响较为显著,故定位精度一般较差。PPP 针对单点定位中的影响,采用了精密星历和精密卫星钟差、高精度的载波相位观测值以及较严密的数学模型的技术,如用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内,点位平面位置精度可达1~3cm ,高程精度可达2~4cm ,实时定位的精度可达分米级。 精密单点定位的数学模型,对于伪距: (S R i i ion trop t t x V V c V c V ρ=--+?-?0()()()S R i i i i i t i ion i trop i i t V l dX m dY n dZ c V c V V V ρρ=---+?-?+---误差方程为:

GPS与导航的区别

GPS与导航的区别 GPS与导航是两个不同的概念,GPS可以说是一种技术,而导航则是利用这种技术而创造出来的一种产品;所以说导航是在GPS的基础上发展起来的。GPS其实就是一些经纬度和海拔高度的数据信息,对于绝大部分终端用户来说即使知道了也没多少实际作用;导航就不一样了,只要您打开导航系统,并确定了您要去的目的地,导航系统便会自动完成行驶路径的规划,并配合专业文字及语言报读信息引导您安全快捷到达您的目的地。简单地说,导航就是“带路人”,而且这个“带路人”的道路数据非常庞大,天目领航导航系统现在的电子地图覆盖范围已经超过市面上其他任何一种导航产品的地图覆盖范围,达到了一千二百多个城市的具体地图数据(地图具体覆盖范围请转到主营产品里了解)。四、GPS防盗和GPS导航 GPS防盗是利用GPS全球卫星定位技术来实现远程追踪防盗的,属于较早期的GPS产品;而GPS导航则是利用GPS技术并配合电子地图来实现智能导航功能的,属于高新GPS产品;所以两者不是同一个概念,作用当然也不同。但现在仍有一部分人一听到GPS就以为是防盗的,要知道装了GPS防盗的客户一旦去到生疏城市就不很清楚自己行驶在什么地方,也不很清楚要怎样才能更快到达目的地,想知道自己的位置还要打电话到监控服务中心咨询;但有了GPS导航系统以上的问题就全迎刃而解了,不但能让您对自己正行驶的地理位置了如指掌,更能指引您轻松快捷到达您想去的目的地。当然,GPS导航不具备GPS防盗的防盗功能,而

GPS防盗也不具备GPS导航的导航功能,这就是两者的区别。为保证GPS正常工作必须外接GPS天线。室外定位时,首先要远离高层建筑物或上方有遮挡的地方(如立交桥下),某些特殊地方由于有辐射等干扰信号的原因,会出现盲区无法定位。如在某地无法定位,请移动到十几米外。所以永盛杰导航仪的说明书才会讲搜星的时候最好到空旷地带,这样比较快。

全球卫星导航系统原理与应用

第六章全球卫星导航系统原理及应用 第一节卫星定位技术简介 一、概述 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统,英文全称为Global Navigation Satellite System,简称为GNSS。目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASS、正在发展研究的有欧盟的GALILEO系统、中国北斗卫星导航广域增强系统。 全球定位系统(GPS)是众多卫星导航系统之一,GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是:利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此,GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用,在物探测量工作中广泛普及及应用。对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距,而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。 随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营,综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统,其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。 二、卫星定位技术的发展 1957年10月4日,前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后,人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究,人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代,世界各国争相利用人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。同时,卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展,迅速跨入了一个崭新的时代。 (一)早期的卫星定位技术 卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。卫星大地测量就是利用人造地球卫星为大地测量服务的一门学科。它的主要内容是在地面上观测人造地球卫星,通过测定卫星位置的方法,来解决大地测量任务,例如测定地面点的相对位置,测定地球的形状和大小等。 早期,人造地球卫星仅仅作为一种空间观测目标,由地面上的观测站对卫星的瞬间位置进行摄影测量,测定测站点至卫星的方向,建立卫星三角网。同时也可利用激光技术测定观测站至卫星的距离,建立卫星测距三角网。通过这两种观测方法,均可以实现地面点的定位,也能进行大陆同海岛的联测定位,解决了常规大地测量难以实现的远距离联测定位问题,这是常规定位技术望尘莫及的。 1966至1972年期间,美国国家大地测量局在英国和联邦德国测绘部门的协作下,用卫星三角测量方法测设了一个具有45个测站点的全球三角网,获得了±5m的点位精度。然而,

导航与定位实验报告

导航与定位上机实习报告 学生姓名:孔令周 班学号:021/ 指导教师:黄鹰、徐战亚 中国地质大学(武汉)信息工程学院 2011年 7月

实习一 GPS设备使用 【实验目的】 (1)熟悉GPS设备的使用 (2)熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位 (3)使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据 【实验设备】 动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备 由于设别数目的限制,这次实习改用一个google的软件,获得GPS数据,此图为软件中的一张截图,上面显示了精准度157feet,卫星数目,每颗卫星的信号强度, 这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分秒北纬30度31

分秒。 【实验步骤】 时间:2012年9月2日中午12点30开始,下午三点中结束。 内容: 1、测量点:测量点在北区,从艺术与传媒学院开始,经过北宗,北区食堂, 北门,北区体育馆直到图书馆这一段路程,整个路线成G字型(如下图)。 2、测量线:线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的 丁字路口,然后从该路口一直到北区食堂下面,在就走向北区校门,进 而转向体育馆侧边的路,绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线(如 下图)。

3、测量面:该路线主要包括了图书馆,北区篮球场,排球场,北一楼,北 区图书馆,经管院楼还有外国语学院楼。 【实验结果】 部分数据(全部数据在中):

实习二 GPS定位接口解析与开发 【实验题目】 GPS信号解析 编写小程序读取GPS信号并进行解析,将解析结果以一定形式展现出来。 根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析,将中的数据进行解析,根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析: 1、使用语言不限:C , C++ ,C# ,JAVA 2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取 信号。 3、该实验基本要求能解析出空间信息(即解析GPRMC格式的GPS信号),其他信号格式 的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。 4、对解析出来的数据进行画图处理,得到真正的轨迹。 【实验原理】 GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理,计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息,并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织,将有组织的数据解析出来然后做应用。 是

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