清華電子系成功接收伽利略在軌衛(wèi)星信號(hào)并實(shí)現(xiàn)三維定位
清華新聞網(wǎng)5月11日電 5月5日凌晨，清華大學(xué)電子工程系衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究室在北京利用自行研制的全頻段多系統(tǒng)實(shí)時(shí)GNSS（Global Navigation Satellite System）軟件接收機(jī)成功接收到了歐洲伽利略（Galileo）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的4顆在軌衛(wèi)星信號(hào)，并利用這4顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了三維（經(jīng)度、緯度和海拔高度）定位。同時(shí)，該試驗(yàn)還針對(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)互操作的Galileo、GPS和QZSS三個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合接收，獲得了多系統(tǒng)互操作信號(hào)的聯(lián)合定位結(jié)果。
隨著第二批兩顆Galileo衛(wèi)星于2012年10月成功發(fā)射，太空中已有4顆Galileo在軌工作衛(wèi)星，構(gòu)成了可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)度、緯度和海拔高度三維定位的最小星座。但由于衛(wèi)星數(shù)量還很少，在地面上每天只有2~3個(gè)小時(shí)的時(shí)間可同時(shí)接收全部4顆Galileo衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)。此前，歐空局在今年3月12日宣布，該機(jī)構(gòu)利用目前在軌的4顆Galileo衛(wèi)星在荷蘭的試驗(yàn)室成功進(jìn)行了三維定位試驗(yàn)，并獲得了10米左右的定位精度。但到目前為止，尚未在我國(guó)境內(nèi)得到驗(yàn)證。
清華大學(xué)電子系的這次試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)首次成功利用Galileo衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)獨(dú)立定位，使用全頻段多系統(tǒng)實(shí)時(shí)GNSS軟件接收機(jī)對(duì)過(guò)頂?shù)腉alileo及GPS、QZSS衛(wèi)星進(jìn)行觀(guān)測(cè)處理。在對(duì)Galileo衛(wèi)星信號(hào)的單獨(dú)接收試驗(yàn)中，接收機(jī)成功接收到4顆Galileo在軌衛(wèi)星的E1信號(hào)，定位精度達(dá)到10米左右。
圖為接收機(jī)顯示的Galileo星空?qǐng)D。
試驗(yàn)中使用GNSS軟件接收機(jī)開(kāi)展對(duì)美國(guó)GPS衛(wèi)星、歐洲Galileo衛(wèi)星和日本QZSS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合定位獲得成功，同時(shí)跟蹤了GPS、Galileo和QZSS三個(gè)系統(tǒng)共13顆衛(wèi)星的L1/E1頻點(diǎn)信號(hào)，三系統(tǒng)聯(lián)合定位的精度比Galileo獨(dú)立定位的精度有明顯的改善，初步證實(shí)了多個(gè)互操作導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位可以為用戶(hù)提供更好的服務(wù)性能，多系統(tǒng)互操作接收機(jī)的開(kāi)發(fā)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
圖為接收機(jī)顯示的Galileo、GPS和QZSS星空?qǐng)D（其中綠色為GPS衛(wèi)星，黃色為Galileo衛(wèi)星，紅色為QZSS衛(wèi)星）。
由陸明泉教授領(lǐng)導(dǎo)的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究室從2001年開(kāi)始從事衛(wèi)星導(dǎo)航方面科研工作，并積極參與我國(guó)北斗系統(tǒng)的建設(shè)，在衛(wèi)星導(dǎo)航的信號(hào)設(shè)計(jì)與處理、系統(tǒng)仿真與性能評(píng)估以及接收機(jī)研制與芯片開(kāi)發(fā)等方面都取得了豐碩的成果。這次試驗(yàn)所使用的全頻段多系統(tǒng)GNSS接收機(jī)是該室在國(guó)家863計(jì)劃和二代導(dǎo)航重大專(zhuān)項(xiàng)的支持下取得的最新成果，具有全頻段覆蓋、可同時(shí)接收處理四大導(dǎo)航系統(tǒng)和部分區(qū)域系統(tǒng)所有頻點(diǎn)公開(kāi)服務(wù)信號(hào)的能力，全部信號(hào)處理算法均由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并可以通過(guò)修改或者升級(jí)軟件來(lái)接收新的導(dǎo)航信號(hào)，具有實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種工作模式，可用于GNSS信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與性能評(píng)估、接收機(jī)算法研究與原型開(kāi)發(fā)、信號(hào)模擬器測(cè)試與標(biāo)校等。類(lèi)似的成果在國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)報(bào)道。
圖為全頻段多系統(tǒng)實(shí)時(shí)GNSS軟件接收機(jī)。
該室將利用現(xiàn)有的全頻段多系統(tǒng)GNSS接收機(jī)持續(xù)開(kāi)展國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的觀(guān)測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)分析GNSS信號(hào)的質(zhì)量、評(píng)估GNSS系統(tǒng)的性能，為我國(guó)下一代北斗系統(tǒng)的信號(hào)設(shè)計(jì)提供有重要參考價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，未來(lái)將可利用這個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)一步開(kāi)展多系統(tǒng)互操作接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究，為開(kāi)發(fā)下一代低成本、高性能的互操作用戶(hù)終端奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！ ?/p>
供稿：電子系 編輯：欣研
