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GPS北斗定位模式下的智能驾考驾培系统
摘要：随着导航卫星GPS（北斗）高精度定位技术的成熟，通过采用高精GPS定位的方式取代原有的驾校考试及评判模式，正在发挥着巨大的作用。
一、行业背景 随着导航卫星GPS（北斗）高精度定位技术的成熟，通过采用高精GPS定位的方式取代原有的驾校考试及评判模式，正在发挥着巨大的作用。采用卫星导航评判系统的主要优势有：1、提高考试、训练效率由于整个系统维护量小，可以连续不间断发GPS/BD2，选择多个起点和终点、考试和训练同时进行2、培训方式灵活同一个项目上，可以培训不同车型，同一个场地上，可以培训不同项目，提高场地利用效率。3、降低运营成本场地免维护、系统配件消耗少，管理成本低。二、系统组成2.1 基准站系统基准站系统组成、高精度测量型接收机HI、供电设备、无线AP交换机中控PC、高精度天线、发射电台发射天线2.2 评判软件2.3 移动站系统移动站系统：1 数据采集定位模块 &2 车辆状态传感器 &3 天线 &4通讯链路 &5 车载设备箱 &6 车载中控机三、系统应用优势3.1 科目二应用 驾驶员考试的内容其实质就是自动检测车辆在考试场地的位置，判断车辆是否压线，司南导航拥有完全的驾考解决方案，其原理是：使用司南RTK产品给场地定位，标定出场地上每根线的位置，并给每个线附上属性，储存到评判软件内，再给考试车辆定位、定向，实时监测车辆的位置，并通过算法实时计算出车身特征点和车轮特征点位置，评判软件自动分析计算车辆是否压线。3.2 科目三应用 驾驶员考试系统，科目三考试为路考，原理与科目二类似，首先标定考试路段，给考试路段的每一条车道、每一条车道线、每一个路标对应的区域，每一个路口都测绘成图并附加相应的属性，储存到评判软件备用，再给车辆定位，根据车辆的航向角和定位数据计算车身和车轮特征点位置，评判软件判断车身所在的位置，判断考试是否合格。四、应用案例
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北斗车载导航受制于北斗芯片高成本
目前的市场和资金都在向车载终端聚集，这脱离了北斗产业化的最初设想，但是这是市场化的自然选择，而这一选择的受益者就是车载导航产业链。
　　自从中国北斗导航卫星系统正式运行以来，未来车载导航会逐渐从GPS转到北斗上来。随着我国自主建设的北斗卫星导航系统逐渐提供持续可靠的定位服务，我国已经开发出北斗车载导航产品。在未来两年内，投入运行的车载导航终端将达到千万台，由此产生的信息增值将超过千亿元。　　截至2013年底，道路运输行业北斗/GPS兼容车载终端安装到位已经接近15万台，交通运输行业已经成为北斗民用产业化的最大引擎。这是超出市场乃至规划预期的。　　根据北斗产业化最初设想，该产业应用将沿着军用(集采、专装)-行业应用-大众市场的顺序展开。工信部电子信息司副司长彭红兵曾表示，包括医疗、交通、电力、金融等智能终端产品，将是未来关注的热点。　　但显然，目前的市场和资金都在向车载终端聚集，这脱离了北斗产业化的最初设想，但是这是市场化的自然选择，而这一选择的受益者就是车载导航产业链。　　车载终端有两个主要用途：定位监控和导航。据统计，2013年，全国北斗车载监控产品每月产销量达近万台。分析人士指出，示范工程只是开始，未来营运车辆都要换装北斗，这将是上千万台的市场。由此衍生的车载导航产品需求也将非常巨大，去年全国为800万台。但北斗车载导航产品目前还停留在数千台的试用阶段，中国北斗车载应用产业联盟理事长尤源认为，这主要受制于北斗芯片成本较高的影响，车载终端进入门槛较低，市场规模大，将成为降低成本、推进产业化的引擎。　　国内北斗导航产业尚未大批量使用，模块单价高达200元左右，在国外卫星企业有巨大的GPS市场作后盾，能推出单价3至4美元的北斗导航芯片(模块)。但市场上，北斗终端设备的售价与GPS相当，一般都是1000元至2000元之间。
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*验 证 码：　　前段时间，有个关于北斗导航的文章火了，里面介绍了中国科学院光电研究院的徐颖研究员，和她在中国科学院SELF讲坛的演讲《来自星星的灯塔》。　　而江湖就是，一波未平，一波又起！　　一周后。　　“继成功欺骗了所有民用GPS设备之后，团队又盯上了北斗卫星”，“让你的手机显示你处在任何位置”，“操纵你的汽车导航，把你引到错误且危险的地点”，“让正在飞行的无人机强行降落”。　　乍一看到这些描述，你想到的是什么？世界大战爆发了？还是007又出新续集了？　　都不是。这是XX公司在2015年发布的一款欺骗GPS模块的设备，对北斗系统也同样适用。在对外发布的信息中，他们着重强调了对卫星导航系统的欺骗能力，能任意修改定位结果，并据此进行错误的引导，简单归纳总结起来可以概括为以下三句话：　　1.我很牛，我可以随意欺骗GPS。　　2.我很牛，我还可以随便欺骗北斗。　　3.我很牛，我不但牛我还很便宜！　　几千块钱成本的设备能让耗资上百亿的卫星导航系统都玩完儿？而且GPS、北斗无一幸免？那请问，这脆弱得像玻璃心小公举一样的系统怎么在过去几十年中苟活下来并且在全球范围内推广应用的呢？是欺骗技术用尽洪荒之力突然爆发了小宇宙，还是另有隐情？GPS和北斗，是欺骗技术面前的难兄难弟，还是相爱相杀的GNSS俱乐部喋血双雄？　　让我们一起进入今天的走进科学——导航系统谈欺骗与干扰：宝宝委屈，但是宝宝想说。（哈哈哈，就不说北斗和GPS、GLONASS、Galileo的爱恨情仇，我们是严谨的科普，拒绝八卦）　　要回答清楚这个问题，首先我们要介绍一下卫星导航定位系统的定位步骤，简单概括起来如下：　　第一步，发射卫星　　第二步，测量距离　　第三步，定位　　以上步骤过于极简主义风格，部分吃瓜群众表示心情是这样的。　　好吧好吧，我们来认真严肃得描述一下卫星导航系统的三球定位原理，假设发射了卫星A、B、C在天上飞着。（发射的三颗卫星）　　首先，接收卫星A信号，测量卫星A到用户的距离，在已知卫星A位置的情况下，可知用户在以卫星A为球心，距离L为半径的球体上；其次，同理测量卫星B、卫星C到用户的距离，可再得到两个球；最后，根据三球交汇原理，三个球上相交的那一点就是用户的位置了。如果考虑钟差因素（钟差，指用户设备与卫星之间的时钟差），增加了一个未知数，就是四个未知数（三维位置加上钟差），那就需要四颗卫星的四个观测量，这就是卫星导航定位系统的基本原理。还看不懂的群众，请好好地喝汽水吃瓜子啃辣条吧，乖，别学理科了啊。　　在这样的情况下，xx公司所提到的“欺骗”，就是扔给你一个错误的测量信息，让你算出一个错误的位置信息，基本手段就是发射与卫星导航系统同频率的错误信号，加大功率，让导航终端最终锁定到错误信号上，从而得出错误的导航定位结果。　　那么，这个会有什么问题呢？　　我们都知道导航信号是比较弱的，理论上来讲，在功率上压制导航信号确实是很容易做到的事情。　　最大的问题在于，导航所用的频段是通过国际电联认证的，是卫星导航系统的专用频段，任何组织或个人在这个频段上发大功率信号造成对卫星导航定位系统的干扰，那都是违法的！小则造成局部混乱，大则引起国际纠纷。如果导航信号想发就发，那还要频率协调干嘛？大家都各自乱发，空间信号就彻底乱成一锅粥了。（导航系统的频率分布图）　　这就好像吃瓜群众每天都出门倒垃圾，突然有一天有人对你说，你每天赤手空拳出门倒垃圾太危险了啊，我随手拿把刀就捅死你了！　　然并卵，吃瓜群众也并不会因为这个就每天穿着盔甲出门倒垃圾啊，因为拿刀捅人是违法行为。　　同样的，有欺骗技术就有反欺骗技术，有干扰技术就有抗干扰技术，这才是真正值得PK的对手，这才是矛和盾的关系，一天到晚拿着刀欺负手无寸铁的吃瓜群众（无抗干扰反欺骗措施的民用接收机），这简直是柿子挑软的捏嘛。　　事实上，基于卫星导航的电子对抗叫做导航战，主要目的有两点：一是尽量让对手无法使用导航系统，这叫做干扰；二是尽量保证自己能够有效使用导航系统，这叫抗干扰。　　根据目的性，干扰可以分为有意干扰和无意干扰。　　无意干扰是指由于电磁环境复杂而受到的其它信号的干扰；有意干扰又称为恶意干扰，是指以干扰卫星导航系统为直接目的的干扰。新闻中所提到的正是此类，下面我们主要来讲有意干扰。　　在有意干扰中，按照干扰的手段不同又分为压制干扰和欺骗干扰。压制干扰技术主要通过发射大功率干扰信号，让导航终端（比如手机啊、车载导航仪等）收不到导航信号，也无法显示定位结果。　　欺骗技术是指让导航终端收到欺骗信号，显示出一个错误的结果，比如加了家长的亲们可以在发朋友圈的时候让定位结果永远显示在宿舍、图书馆、食堂，展现出三点一线的完美理想生活，为每个月增加生活费和零花钱奠定良好的基础。　　针对干扰和欺骗技术，也相应的有众多的抗干扰/反欺骗技术与之对抗，比如空时滤波技术、阵列天线技术、欺骗检测、多系统RAIM技术等等，矛与盾孰轻孰重，这就需要进行详细的深入技术研讨了。　　另外，对新闻中的几处描述比较模糊的地方做个简单的解读。　　1.来自xxx的黑客小组在2015年最重大的成绩之一就是成功模拟GPS信号，欺骗所有采用GPS模块的设备。　　事实上，GPS信号的ICD是一直公开的，国内外的（模拟器能模拟GPS的信号，主要用于设备测试调试用）都已经是非常成熟产品了，这个对于所有做模拟器的公司来说都是必备技能而已。　　2.让你的手机显示你正处在任何位置。　　对于静止用户来说问题不大，对于动态用户来说，用户是有既定的运动轨迹的啊，且不说怎么使造假的数据与用户的轨迹相吻合，怎么可能随意设置位置呢，难道用户当真是好傻好天真，自己在往哪个方向走都不晓得么？　　3.在原理上，北斗卫星导航和GPS高度重合，并且采用了同一频段。　　这段话写得有些令人遐想。事实上，全世界的卫星导航定位系统的原理都是高度重合的，都是基于三球定位原理，都是通过测量时间来测量距离。这就好像全世界的回锅肉原理都是一样的，区别不过在于刀工、火候、作料等方面。　　4.所谓重放攻击，就是把北斗卫星发射的信号用类似录音机的设备“录”下来，再放给接收设备听。如果它听懂了，并且相信了这个假的信号，说明欺骗成功了　　如果没看错的话，这就是简单的信号存储再播发的功能，客观的说技术含量相当有限。　　所以虽然新闻说的好像是黄金圣衣一样牛逼闪闪的东西，其实只是淘宝的卖家秀，和买家秀的差距我相信你懂的。　　So，everyone，回到标题那个问题，你还敢用导航吗？　　我们当然敢用导航，手无寸铁的民用接收机有法律保护，重点的行业用/军用接收机有各种抗干扰/反欺骗技术加持，为毛我们会不敢用导航？告诉你为什么有了GPS我们还需要北斗导航|GPS|北斗导航_科学探索_新浪科技_新浪网
告诉你为什么有了GPS我们还需要北斗导航
　　文章来源：蝌蚪五线谱
　　日，我国成功发射一颗北斗导航卫星，这是我国发射的第17颗北斗导航卫星，这次成功发射，标志着北斗导航系统由区域运行开始向全球组网。
　　其实早在2012年，北斗导航就开始向亚太大部分地区正式提供服务了，但很多人对它还是不熟悉，今天我们就一起来了解一下，北斗卫星导航系统全面建成后，到底会有哪些应用？另外，已经有非常好用的GPS全球卫星定位系统，为什么还要花巨资再建一个？
　　北斗导航目前已发射了17颗卫星，2012年起开始向亚太大部分地区正式提供服务，到2020年完成全球系统的构建后，向全球提供服务。整个系统计划由35颗卫星组成。
　　应用五花八门
　　要说全球卫星导航有啥用，那可真是三天三夜也说不完。卫星导航有几百种应用，这些应用几乎影响着现代社会的所有方面。而且，应用的数量还在不断增加。一句话，卫星导航到底能有什么用，这完全取决于人类的想象力。
　　就像阳光，全世界每个人都能公平地获得。而全球卫星导航的信号，也像阳光、空气一样， 每时每刻，这些信号从天而降，弥漫在我们周围，任何人都能获得，而且绝不会像手机信号一样，出现使用的人越多信号就越差的情况。这很好理解，就像广播信 号，收音机的数量对广播信号的强弱没有丝毫影响。
　　无论何时何地，我们都能进行定位和导航，甭管你是一个人，还是一只羊，亦或是一个机器人，都能使用全球卫星导航系统的信号，所以卫星导航的应用真是五花八门，层出不穷，把所有的应用都列举出来太难，但我们可以列举几个有趣的应用，让大家见识一下卫星导航的威力：
　　1.&减少交通事故
北斗导航车辆运输监控
　　据调查，40%的致死性车祸是由超速引起的。虽然，很多道路上安装有摄像头对驾驶员进行监控，防止他们超速，但是，你不能在所有道路上都安装摄像头，因为这样的花销太大了。所以，在没有监控的地方，超速常常带来很多恶性交通事故。
　　卫星导航除了定位和导航，更能对交通工具进行测速，所以，只要在所有出厂的车上装有统一的导航系统，比如咱们的北斗导航系统，就能随时完全掌控任何车辆的行驶速度了。如此，超速现象将大为减少，交通事故也将减少。
　　还有，为了安全考虑，交通法规定高速公路上的大车不能靠左行走，但大车的违规行为始终屡禁不止。原因同上，你无法在所有长长的高速公路上安装摄像头进行监控。但如果在所有出厂的大车上安装有北斗导航终端，我们就能随时监控车辆的实际行走路线了。
　　2.&帮你放牧
　　放牧是一件很辛苦的事，你得跟着羊群或者牛群跑呀跑，稍微省点力的方式就是有一只牧羊犬，让牧羊犬替你跑跑腿，但你还是得跟着。假如你在每只羊耳朵上佩戴一个小装置，那么，你就可以在家里一边喝咖啡一边牧羊了。
　　首先，羊耳朵上的小装置可以内置北斗终端，这能让你随时在电脑上获得每只羊的准确位 置。另外，这个小装置利用太阳能供电，能发出一些声音，比如牧羊人的吆喝声，牧羊犬的叫声，汽车声等。通过向羊群中的某些羊播放声音，就能让羊群非常听话 地按照主人的指示前进，转弯，或者调头。如果某只羊“死猪不怕开水烫”，对声音不感冒，还可以让这个小装置发出微小的电击，从而刺激羊的运动。
“北斗”服务上海世博会
　　以上，其实只是举了几个不常见的例子。实际上，卫星导航已经在农业、航空、环境、海运、公共安全和灾难救援、铁路、空间、勘测与绘图和定时上有了丰富的应用。
所有的交通工具，只要装有北斗终端，都能得到北斗导航的服务。
　　更重要的应用是在国防上，几乎所有的战机和导弹都需要导航和定位等功能，失去了位置信 息，战机可能会迷路，导弹也不知该射向哪里。以我国的北斗为例，2020年，北斗实现全球卫星导航功能后，能使我国的作战效能提高100~1000倍，作 战费效比提高10~50倍，这无疑将大大提高我国的国防能力。
　　北斗导航的意义何在？
　　无数的人，在私家车或者手机等设备上免费使用GPS导航，用户体验很好，人们一提起导航就首先想到GPS，这导致很多人不知道我国也有一套自主导航定位系统。而知道北斗的，也有不解，有GPS不就可以了吗？重复建设，真的有必要吗？
　　通过上面介绍的各种应用，我们现在已经知道，答案是毋庸置疑的。这就好像，别人提供空气维持你生存，不代表你不应该拥有属于自己的空气。因为，你绝不能失去对自身性命的掌控！
　　跟GPS不同的是，北斗导航有一独有的功能，就是短信服务。当你收到带有你位置信息的短信后，你可以告诉或者转发给别人，别人就能准确知道你在哪里了。
　　GPS是美国的导航系统，美国可以根据需要，关闭某个地区的导航服务。如果哪一天，咱们得罪了美国，他们关闭了GPS服务，那么我国无数的行业将因此受到极大的影响。假如你正在一个从没去过的地方，在导航的指导下开车，突然，导航没了，那你怎么办呢？
　　实际上，GPS建成后，美国就把GPS信号分为民用标准和军用标准两类。
　　由于民用的标准定位服务不需要任何授权，就可以任意使用，所以美国担心，敌人用自己造出来的剑来攻击自己，于是在民用信号中人为地加入误差以降低精确度，使定位精确度在100米左右；而军用的精度在10米以下。
　　直到2000年以后，美国才取消对民用信号的干扰。因为美国通过系统更新，已经能实现在战时任意关闭某个地区的GPS信号，另外就是，这是为了让GPS导航系统继续拥有全球垄断地位。
　　2015年4月，我国南极科考队利用北斗/GPS双系统接收机，从天津到南极内陆昆仑站，一路对比分析了北斗和GPS系统的定位效果，实测结果表明：中国北斗系统信号质量总体与GPS相当。
　　GPS真的免费吗？
　　只要有一部智能手机，任何人都能搜索并接收到gps信号进行定位和导航，看似免费使用，其实不然。手机里面有gps模块，而厂商每生产一个gps模块都需要向美国交费才能获得授权。手机上有gps模块后，手机成本会增加，最终，还是消费者买单。
　　所以，我国北斗全球导航全面建成后，将使国内导航终端的生产厂商获益，实现弯道超车。
　　作为一个大国，我们必须拥有一个自己的全球卫星导航系统，这就是北斗！它既是中国的北斗，也将是世界的北斗！
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北斗卫星导航系统的新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其　　人民网北京12月27日电（记者马丽、赵竹青、毕磊）北斗卫星的相继成功发射和北斗导航系统的建设引起了国内外舆论的广泛关注，北斗卫星导航系统的新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其今天在国务院新闻办表示，北斗卫星导航系统一直致力于和GPS等国外导航系统的兼容并用，并认为“多一个北斗肯定会有更多帮助”。　　冉承其在答香港文化报记者问是表示，中国从开始建设北斗系统以来，包括试验系统以来就一直致力于造福人类、服务全球的理念，积极推动北斗系统和全球其他卫星导航系统以兼容互操作为重点的相关国际交流与合作，并主要做了四方面的合作。一是积极参加全球卫星导航系统国际委员会，英文简称ICG的工作。ICG是联合国倡导成立的政府间的非正式组织，中国一直都在积极参与。我们已经向联合国提出申请，并已得到ICG成员的一致认同，明年11月份将在中国主办ICG的第七届大会。二是坚持国际电联的“公平、合理、经济、有效”的原则，积极推动北斗卫星导航系统和世界其他卫星导航系统的频率协调和兼容互操作有关工作。三是为了尽早走向全球、服务全球，我们在系统建设之初就已经着手推动北斗系统及早纳入相关的国际标准。四是积极主动搭建了国际交流平台。从2010年开始，已经先后在北京和上海举办了面向世界的中国卫星导航学术年会，为世界卫星导航领域提供了广泛的交流平台，促进了各卫星导航系统间的国际交流与合作。　　冉承其特别表示，中国始终都致力于与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略系统一起来推动全球卫星导航系统的兼容共用，推动系统间的交流与合作，希望通过大家共同的努力，为全球用户提供更加可靠、更高性能的定位导航授时服务。“我们也非常期待群星璀璨、交相辉映、服务全球、合作共赢的局面。”　　此外，冉承其透露，卫星信号在试运行服务之前已经都覆盖了包括香港和澳门在内的亚太大部分地区，并且经过前期的系统测试，系统除了连续稳定运行以外，也具备很好的服务精度。“所以香港和澳门的用户，大家使用北斗已经是非常容易的一件事情。”从大众消费来讲做哪些准备，在提供试运行服务时，国内相关的企业已经开始着手从事北斗应用终端的研发以及北斗和GPS兼容终端的研发，也就意味着使用GPS终端的用户可以单独使用北斗，也可以使用北斗和GPS兼容使用的终端。冉承其认为，“多一个北斗肯定会有更多的帮助”，比如会对系统的精度、可用性带来更好的改善。
（责任编辑：马丽）
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