清華電子系成功接收伽利略在軌衛(wèi)星信號并實(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，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。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，尚未在我國境內(nèi)得到驗(yàn)證。
清華大學(xué)電子系的這次試驗(yàn)在國內(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)對過頂?shù)腉alileo及GPS、QZSS衛(wèi)星進(jìn)行觀測處理。在對Galileo衛(wèi)星信號的單獨(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，定位精度達(dá)到10米左右。
圖為接收機(jī)顯示的Galileo星空圖。
試驗(yàn)中使用GNSS軟件接收機(jī)開展對美國GPS衛(wèi)星、歐洲Galileo衛(wèi)星和日本QZSS衛(wèi)星信號進(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，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)合定位可以為用戶提供更好的服務(wù)性能，多系統(tǒng)互操作接收機(jī)的開發(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星空圖（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年開始從事衛(wèi)星導(dǎo)航方面科研工作，并積極參與我國北斗系統(tǒng)的建設(shè)，在衛(wèi)星導(dǎo)航的信號設(shè)計(jì)與處理、系統(tǒng)仿真與性能評估以及接收機(jī)研制與芯片開發(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)是該室在國家863計(jì)劃和二代導(dǎo)航重大專項(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)公開服務(wù)信號的能力，全部信號處理算法均由軟件來實(shí)現(xiàn)，并可以通過修改或者升級軟件來接收新的導(dǎo)航信號，具有實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種工作模式，可用于GNSS信號質(zhì)量監(jiān)測與性能評估、接收機(jī)算法研究與原型開發(fā)、信號模擬器測試與標(biāo)校等。類似的成果在國內(nèi)外還未見報(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)開展國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航信號的觀測試驗(yàn)，通過分析GNSS信號的質(zhì)量、評估GNSS系統(tǒng)的性能，為我國下一代北斗系統(tǒng)的信號設(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)，未來將可利用這個(gè)試驗(yàn)平臺進(jìn)一步開展多系統(tǒng)互操作接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究，為開發(fā)下一代低成本、高性能的互操作用戶終端奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
供稿：電子系 編輯：欣研
