为拓展学院教师和学生的知识面，提升师生学术素养，2023年6月1日下午，我院邀请武汉大学卫星导航定位技术研究中心教授、武汉晴川学院特聘教授叶世榕举办了题为“卫星导航定位技术与应用”的学术讲座。北斗学院田茂院长、全体教师及2020、2021级通信和2021、2022级导航专业学生聆听了本次讲座。报告从卫星导航定位技术实现、卫星导航定位系统发展，以及卫星导航定位技术应用3个方面进行了阐述。

一、卫星导航定位技术实现

叶教授首先介绍了卫星导航系统组成、工作原理、导航信号设计、导航差分增强等内容。卫星导航系统一般由3部分组成，分别是导航卫星、地面台站和用户定位设备。导航卫星是卫星导航系统的空间部分，由多颗导航卫星构成空间导航网；地面台站主要是跟踪、测量和预报卫星轨道并对卫星进行控制管理，通常包括监测站、计算中心、注入站等部分；用户定位设备通常由天线、接收模块、存储模块、数据处理模块等组成。

卫星导航系统的工作原理为导航卫星装有专用的无线电导航设备，用户接收导航卫星发来的无线电导航信号，通过时间测距获得用户相对于卫星的距离等导航参数，并根据卫星发送的时间、轨道参数，求出在定位瞬间卫星的实时位置坐标，从而定出用户的地理位置坐标。由多颗导航卫星构成导航卫星网（导航星座），具有全球和近地空间的立体覆盖能力，实现全球无线电导航。

根据用途不同，卫星导航系统一般设计两种伪随机码，如GPS，第一种为粗捕获（C/A）码，主要提供给民用，它调制在L1载波上，其调制频率是1.023MHz，每1ms（1023比特）码将重复一次，粗捕获码的码元宽度较大，通常测距误差为2.93~29.3m;笫二种为精准（P）码，是和粗捕获码对应的精测码，它每7天才重复一次，以10.23MHz的频率调制在L1和L2载波上，这种码供军事应用，是加密的，当它加密时，则被称为“Y”码。

在卫星定位中，存在3部分误差：一是接收机共有的误差，如卫星钟误差、星历误差等；二是传播延迟误差，如电离层误差、对流层误差等；三是各用户接收机所固有的误差，如接收机钟差、通道延迟、多径效应等。为了减少这些误差对观测精度的影响，多采用差分定位技术。差分技术分为单基准站差分、多基准站的局部区域差分和广域差分3种类型。从差分所用的信号信息，可分为码相位和载波相位。各种差分技术发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同，从米级到厘米级不等。

二、卫星导航定位系统发展

接着，叶教授介绍了卫星导航定位系统的发展。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，经过20余年的研究实验，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成，并提供全球导航定位服务。GLONASS是前苏联在1976年启动的项目，其使用24颗卫星实现全球定位服务，可提供高精度的三维空间和速度信息，也提供授时服务。和GPS系统不同，格洛纳斯系统使用频分多址（FDMA）的方式。伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system）是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万km，位于3个倾角为56°的轨道平面内，目前也以提供全球导航服务。

20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。 

现今公认的全球四大核心卫星导航系统分别是美国的GPS系统、欧洲的GALILEO（伽利略）系统、俄罗斯的GLONASS系统及中国的北斗（BDS）导航系统。

三、卫星导航定位技术应用

叶教授介绍道，卫星导航定位技术应用包括陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探测、水文地质测量及海洋平台定位、海平面升降监测等；航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等；在大众应用方面，与互联网、物联网、云计算、大数据等技术的深度融合，催生了一些新的业态。共享单车装备了定位终端，实现精细的管理，配置定位模块的手表、手环、学生卡，更加方便和保护了人们的日常生活，已经深刻影响到社会行为和生活方式。

四、总结与思考

讲座最后，叶教授和在场师生就讲座内容进行了互动，叶教授耐心解答了在场师生提出的问题，并鼓励同学们积极探索新领域、新方向，勇于创新，拓展卫星定位技术新应用。此次讲座激发了学生的学习兴趣和热情，也为相关老师在科研方向上扩大了视野，拓宽了研究方向和思路。