楊元喜院士談GNSS互操作若干問(wèn)題

    GNSS兼容與互操作是國(guó)際衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的熱點(diǎn)議題，也是用戶實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合導(dǎo)航必須具備的條件。本文首先介紹了兼容與互操作的基本概念；簡(jiǎn)要分析了多GNSS系統(tǒng)互操作的基本趨勢(shì)及GNSS 4大核心系統(tǒng)信號(hào)互操作的現(xiàn)狀；分析了現(xiàn)有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)在信號(hào)互操作方面存在的問(wèn)題，指出其對(duì)用戶接收機(jī)制造商和多GNSS用戶的影響；分析了坐標(biāo)基準(zhǔn)和坐標(biāo)框架在互操作方面存在的問(wèn)題及其可能帶來(lái)的影響，指出坐標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、維持甚至更新策略帶來(lái)的誤差都可能給多GNSS互操作及導(dǎo)航定位結(jié)果帶來(lái)影響；討論了時(shí)間基準(zhǔn)互操作存在的問(wèn)題，以及可能的解決措施。最后歸納了本文的主要結(jié)論。

GNSS測(cè)量誤差及消除

GNSS測(cè)量誤差來(lái)源大致有三種：

    與衛(wèi)星有關(guān)的誤差，如衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、相對(duì)論效應(yīng)；與傳播途徑有關(guān)的誤差，如電離層延遲、對(duì)流程延遲、多路徑效應(yīng)；與接收設(shè)備有關(guān)的誤差，如接收機(jī)天線相位中心的偏移和變化、接收機(jī)鐘差、接收機(jī)內(nèi)部噪聲等。

消除測(cè)量誤差的方法也大致有三種：

    經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ托拚ǎ瑢?duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解之后建立經(jīng)驗(yàn)公式或模型，并進(jìn)而計(jì)算出誤差影響的大小，直接對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行修正。

    求差法，對(duì)于具有較強(qiáng)的空間、時(shí)間相關(guān)性的誤差，通過(guò)對(duì)多個(gè)觀測(cè)量相互求差來(lái)消除所包含的相同或相似的誤差影響。

    參數(shù)法，利用實(shí)測(cè)到的數(shù)據(jù)建立模型，采用參數(shù)估計(jì)的方法，將系統(tǒng)性偏差求出來(lái)，進(jìn)而進(jìn)行觀測(cè)量修正。

    衛(wèi)星軌道誤差一般采用求差法就可以消除；衛(wèi)星鐘差一般采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ托拚ㄏ?；電離層誤差采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头?、雙頻組合求差法、參數(shù)法消除；對(duì)流層誤差一般采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头ㄏ欢嗦窂秸`差及與接收設(shè)備有關(guān)的誤差，形成因素比較復(fù)雜，一般把觀測(cè)站選在無(wú)多路徑干擾的環(huán)境中，并采用抗多路徑干擾的儀器設(shè)備，在數(shù)據(jù)處理上采用參數(shù)法、信號(hào)分析及濾波等方法消除誤差。

GNSS天線的構(gòu)造

目前絕大部分GNSS天線為右旋極化陶瓷介質(zhì)，其組成部分為：陶瓷天線、低噪音信號(hào)模塊、線纜、接頭。

陶瓷天線也叫無(wú)源天線、介質(zhì)天線、PATCH，它是GNSS天線的核心技術(shù)所在。一個(gè)GNSS天線的信號(hào)接受能力，大部分取決與其陶瓷部分的成分配料如何。

低噪聲信號(hào)模塊也稱為L(zhǎng)NA，是將信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的部分。

元器件選擇也很重要，否則會(huì)加大北斗信號(hào)的反射損耗，以及造成噪音過(guò)大。

線纜的選擇也要以降低反射為標(biāo)準(zhǔn)，保證阻抗的匹配。