卫星导航与定位技术学科发展研究论文

　　一、引言

　　卫星导航与定位技术是利用各种用户终端接收由卫星导航定位系统播发的、并沿着视线方向传送的信号，对目标进行导航、定位和授时。将卫星导航与定位技术与传统的导航定位技术相比较可知，卫星导航与定位技术具有高时空分辨率、全天候、连续地提供导航、定位和定时的特点。经过几十年的发展，卫星导航与定位技术取得了巨大的进步，已经成为当今世界高技术群中对现代社会最具影响力的技术之一，并且已然渗透到国民经济的各个领域，应用于海上舰船、陆地车辆、航空与航天飞行器的导航，以及大地测量、石油勘探、精细农业、精密时间传递、地球与大气科学研究以及移动通信等多领域。未来卫星导航与定位技术将进入以保障地球系统环境安全、发展战略性新兴空间信息产业、探索地球系统的新阶段。

　　卫星导航与定位技术是事关国民经济社会发展、国家科技进步、国家安全等方面的综合技术领域，是国家科技实力与竞争力的重要标志之一。世界主要军事大国以及经济体都竞相发展独立自主的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，包括：美国的GPS(Global Positioning System)、俄罗斯的GLONASS (Global Navigation Satellite System)，欧盟的GALILEO(Galileo Navigation Satellite System)以及中国的北斗卫星导航系统BDS(BeiDou NavigationSatellite System)。

　　当前，卫星导航与定位技术正在从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代，卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT(定位、导航、授时)移动通信和Internet等信息载体融合的新阶段。BDS的逐步建成为我国卫星导航与定位技术的进一步发展提供了良好契机。我国应该抓住这一机遇，大力推进卫星导航与定位学科的进一步发展，为培养大量高精尖专业技术人才，争夺卫星导航与定位的国际市场奠定良好基础。本文旨在调研国内外卫星导航与定位技术学科的发展现状，对国内外最具代表性的高校和研究机构进行了对比分析，为我国卫星导航与定位技术学科的发展提出若干建议。

　　二、卫星导航与定位技术学科发展

　　目前，国内研究卫星导航与定位技术的高校和机构主要包括：武汉大学、同济大学、中南大学、河海大学、山东科技大学、长安大学、上海天文台、中国测绘科学研究院和中国科学院测量与地球物理研究所等。本文以武汉大学作为国内卫星导航与定位学科的研究代表。武汉大学卫星导航定位技术研究中心始建于1998年，以建设世界一流学科为目标，经过十余年的努力，在卫星导航及相关领域开展了广泛深入的研究，为我国自主卫星导航系统的新技术、新方法和新应用的发展做出了巨大贡献。

　　目前已建成亚洲唯一的国际IGS分析中心、国际IGS数据中心，全球连续监测评估系统(IGMAS)数据中心以及武汉大学北斗试验跟踪网。发表高水平SCI论文数量也与日俱增，包括《Journal of GeophysicalResearch》、《Journal of Geodesy》和《GPS Solution》等。每年培养卫星导航与定位的硕士研究生、博士研究生达到两百余人。为了实现世界一流学科建设的目标，需要以世界领先学科为标杆，通过与世界领先学科的对比与分析，找出本学科发展的优势和不足，明确发展定位。为此，我们深入调研了澳大利亚新南威尔士大学和美国麻省理工学院的测绘学科的发展动态，从人才培养、队伍建设、科学研究、国际交流、社会服务几个方面进行了全方位的对比分析。

　　(一)澳大利亚新南威尔士大学

　　澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)测量与空间信息工程系成立于1960年，隶属于土木与环境工程学院，该学院在2012-2014年QS世界大学学科排名中位列前20。测量与空间信息工程系是世界一流的大地测量与卫星导航研究团队，是澳大利亚排名第一的地球观测研究机构。测量与空间信息工程系以GNSS卫星导航定位为主要研究方向，在卫星导航接收机设计和信号处理算法、组合导航、室内导航、遥感技术及应用等领域具有雄厚的实力。主要的研究方向包括：多GNSS系统导航定位、卫星接收机设计和信号处理算法、多传感器融合算法及应用、室内定位、大地测量参考框架、遥感技术与应用以及激光雷达测量等。该系现有1名教授，3名副教授和4名高级讲师，其中Rizos教授在2011年当选为国际大地测量学会(IAG)主席。为大地测量研究以及应用领域培养了大量优秀的人才，现有在读博士研究生33名。该系自1960年成立之日起，便与美国、德国、英国等著名大学、研究机构和产业部门建立了长期的、广泛的国际合作关系。2010年以来，共发表论文450余篇，其中SCI论文近200篇。培养了许多优秀的博士和硕士毕业生，获得了许多学生奖，同时毕业生受到用人单位的一致好评。导航定位领域的毕业生中，许多已经成为澳大利亚最多产、最有创新能力和最有影响力的研究人员。

　　(二)美国麻省理工学院(MIT)

　　美国麻省理工学院(MIT)大地测量与地球动力学系隶属于地球、大气和行星科学学院，该学院在地质、地球物理等领域有百余年的悠久历史。该系主要研究方向包括：卫星精密定位定轨理论、方法和软件、地壳形变监测、激光测高、地球内部构造等。现有研究和教学人员10人，为大地测量领域培养了大批优秀人才，很多已经成为了本学术领域的领军人物。大地测量与地球动力学系是世界著名GNSS高精度数据处理软件GAMIT的主要研发机构，过去二十余年GAMIT软件在卫星精密定轨定位、地壳形变监测、地球环境变化等领域得到了广泛的应用，并取得了大量的成果。上世纪90年代，以该系为依托建立了IGS分析中心(MIT)，为IGS提供精密的GNSS产品，其产品质量长期位列各分析中心前茅，为推动GNSS技术在精密导航定位领域的应用做出了突出贡献。美国麻省理工学院的在GNSS数据分析方面研究处于世界领先水平。

　　与上述两个研究机构相对比可知，武汉大学在卫星导航定位研究方向方面，相对全面;在研究的深度方面，与澳大利亚新南威尔士大学水平相当，与美国麻省理工学院相比还有一些距离;从办学规模来看，武汉大学优势明显。因此，应该在需要巩固现有成绩的基础上，进一步提升国际影响力，建成具有世界一流水平的卫星导航定位技术的研发与创新平台。需要提高的方面包括如下四点：增加高端论文发表数量与质量，尤其是SCI检索论文;加强国际间的交流和合作，争取举办有影响力的大型国际会议;扩宽人才培养和就业渠道，为国际大地测量界输出更多高层次的优秀人才;增加国际学术机构和国际学术期刊的任职，掌握国际话语权。

　　三、结语

　　近二十年来，我国在卫星导航与定位学科取得了巨大的发展，一大批高校及研究设立了与该学科相关的一级博士点，培养了大批优秀的专业人才。但与国外著名高校和研究机构相比，在学科发展的深度和广度方面还存在着一定的差距。我国应紧抓北斗卫星导航系统建设的良好机遇，建设世界一流的卫星导航与定位学科。