网络与信息工程2018.06
对苯乙烯磺酸钠陈建虎
王侠军(广州海格通信集团股份有限公司，广东广州，510663 )
摘要：本文对多系统兼容卫星导航接收机关键技术进行分析与探讨，旨在提高卫星导航接收机的接收性能水平。 关键词：卫星导航；多系统兼容；导航接收技术
Multi-system compatible satellite navigation receiver key technology.
Chen Jianhu
(Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company,Guangzhou Guangdong,510663) Abstract: In this paper, the key technologies of multi-system compatible satellite navigation receiver are analyzed and discussed in order to improve the reception performance of satellite navigation receivers.
Keywords: satellite navigation; Multisystem compatibility; Navigation reception technique
〇引言
卫星导航技术是航天技术、通信计算机与信息技术融合发展 的一门全新的技术，已经在人们生产生活的方方面面产生了重大 影响，而且随着大地测绘、无人驾驶等领域应用的不断深入，卫星 导航定位精度的需求也越来越高。全球卫星导航系统是一个国家 的科技水平、经济实力和军事力量等综合实力的体现。当前美国、俄罗斯和欧盟等国家地区都在积极研宄适合自己的卫星导航系 统，导航卫星技术、射频技术和基带信号处理、多系统兼容等卫星 导航技术日新月异、不断发展完善。我国北斗卫星导航系统也发 展迅猛，导航卫星数量不断增加，可用测量参考数据大幅度丰富 充实，多系统兼容应用成为未来卫星导航技术发展的重要趋势。多系统兼容卫星导航接收机可以接收处理多种卫星导航系统的 卫星定位参数信息，数据融合运算提高定位精度、可信度，从而为 航空航天、交通运输、精准农业等领域提供精确的数据支持。 1卫星导驗统的发展
1_1GPS卫星导■统
美国研制的GPS全球定位系统是世界最早的卫星导航系统，能够无间断提供导航定位以及授时服务，
随着科学技术研宄的不 断创新，该系统的功能不断完善改进。GPS系统由星座卫星、地 面监控站和终端用户组成。星座卫星由分布在6个不同轨道平面 上的24颗卫星组成；地面监控站包括一个主控站，四个注入站 和六个监测站。第一代GPS系统1995年开始运行，可以全球范围 内全天候提供定位、导航和授时等卫星导航服务。GPS系统当前 已经进入了一个全新的发展时期，需要考虑的问题是与其它卫星 导航系统之间的兼容性。
1.2GLONASS卫星导航系统
俄罗斯研制的G L O N A S S卫星导航系统1993年开始建立, 2007年开始在俄罗斯境内提供卫星定位及导航服务，2009年其 服务范围已经拓展至全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。G L O N A S S星座由27
I80颗工作星和3颗备份星组成，27颗星均匀地分布在3个近圆形 的轨道平面上。G L O N A S S导航卫星采用频分多址技术，抗干扰能力 较强。为了提高系统完全工作阶段的效率和精度性能、增强系统工 作的完善性，俄罗斯已经启动G L O N A S S系统的现代化建设计划，改 善G L O N A S S与其它无线电系统的兼容性是计划的主要内容之一。
1.3北斗卫星导縣统
北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(G P S)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统 (G L O N A S S)之后第三个成熟的卫星导航系统，预计到2020年实现 全球覆盖服务。北斗卫星导航系统的空间星座包括5颗静止轨道 卫星、30颗非静止轨道卫星，是一个覆盖范围十分广泛的全球导 航定位系统，为用户提供授权服务和开放服务。北斗卫星导航系统 在很多领域中都广泛应用，产生了巨大的经济价值和社会价值。
1.4 GALILEO卫星导航系统
G A L IL K)卫星导航系统是欧盟研制和建立的全球卫星导航 系统，该计划由1999年2月欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空 局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中 27颗工作星，3颗备份星。截止2016年12月，该系统已经发射 了 18颗工作卫星，具备了早期操作能力(E0C)，并计划在2019年 具备完全操作能力(F0C)。全部30颗卫星(调整为24颗工作卫星，6颗备份卫星)计划于2020年发射完毕。
2多系统兼雜收机关键技术幕表
导航接收机是卫星导航系统中的重要组成部分，用于接收卫 星信号进行信息处理解算用户的当前位置和时间。因为不同的卫 星导航系统采用不同的信号编码方法，为了接收多种卫星导航系 统的信号，导航接收机必须要具有良好的兼容性，当前有很多厂商 开展全球卫星导航系统多系统兼容接收机的研
制。在解决卫星导 航系统接收机的兼容性问題的时候，需要从以下几个方面着手。
2.1多系统时间基綱专换
时间量对于观测量的信息描述具有十分重要的意义，只有拥
甲孑测ii !
2018.08两络与信息工程
有高精度时间基准的导航系统才能实现高精度导航与定位功能，
是卫星导航系统的重要基础。对时间参数的标准进行统一是卫星
导航系统兼容性设计的基础。当前几个比较常用的卫星导航系统
都有独特的时间基准，而且相互之间存在恒定差值，所以必须要
对时间差进行转换，才能实现算法统一，提高导航接收机定位的
精确性。G P S系统时是以协调世界时U T C为基准的，是卫星原子
钟与地面监控站的时钟读数统计处理之后的结果。GLONASS系
统也有独特的时钟系统，是基于前苏联协调世界时U T C的自主时
间系统，两者之间的差值很小，在lms之内。GLONASS系统的时
间与U T C同步整秒校正，两者之间没有差值，但是该系统与地面
监控站之间的时间差值恒定为3小时。GALILK)系统时以协调
世界时U T C为基准，与G P S时相差1024周和一个很小的偏差。北
斗卫星导航系统采用中国国家授时中心提供的U T C作为时间基
准，两者之间存在跳秒修正情况。导航接收机进行位置解算的时
候，对系统的时间进行处理，一般都会采取两种方案，一种是基于
U T C时进行计算，采用时间转换算法将不同系统的时间转换到相
同的时间基准上；一种是不做时间转换，而是直接将系统之间的
时间差作为导航接收机的时钟差进行解算。在工程使用过程中一
陈佳丽人体
般采用后者，因为各个系统中的UT C修正参数本身就存在偏差,
很难将各个系统的时间统一为一个时间基准。将各导航系统之间
存在的时间差当作未知数来求解，可以求出时间差，还能避免因
为时间转换带来的误差。
2.2多系统坐标基准的转换
四大卫星导航系统具有各自的坐标基准，通过卫星可以播发
测距信号，对卫星的坐标、时间基准等信息进行确定，从而为用户
提供定位的功能。对于多系统兼容导航接收机来讲，因为几种卫
星导航系统坐标基准的差异性，必须对各个导航系统的坐标基准
以及相互转换关系进行研宄。在不同的应用情况下，导航接收机
显示的定位结果也会根据需要选择不同的坐标基准。当前四大卫
星导航系统的坐标基准如图1所示。
表1不同卫星导航系统的坐标基准
系统GPS GLONASS GALILIE0半斗
坐标系名WCS-84PZ-90GTRF CCS-2000
地球椭球长轴 6 378 137m 6 378 136m 6 378 137m 6 378 137m
地球椭球扁率f 1/298 2571/298 2571/298 2561/298 257 223 563839 303420 000223 101
与H R F的差约0.05m约2m约0.05m约0.05m
G P S系统对应WGS84坐标系，GLONASS系统对应PZ-90坐 标系，GALILK)系统对应GTRF坐标系，北斗卫星导航系统对应 CGCS-2000坐标系。这四种坐标系与国际地球参考框架基本保持 一致，对于定位精度要求不高的应用，可以认为这四种坐标系之
(上接第89页）
造商的核心竞争力之一。在网络功能验证中，除了基带测试，由于 功能亦涉及对用户的评估与测量，也是为了更好的模拟实 际，尤其需要进行空口的模拟。为了控制测试设备的规模，尽量降 低软、硬件方面的要求。将海量U E业务行为进行拆分，分为接入、上行传输、下行解调三部分，分布到不同模块进行集中处理。通过 内置的数字信道模拟器，实现U E信号空口信道特性的模拟。并结
S IM M 间是相互兼容的，不进行转换也可满足使用需求。对于定位精度 要求较高的应用，必须对几种不同的标准进行准确转换，避免或 减少坐标标准转换带来的定位误差。不同的坐标系可以通过平移 和旋转进行转换，当前坐标转换模型有布尔沙模型、莫洛金斯基 模型。在地心坐标系下可以采用布尔沙模型；在参心坐标系下可 以采用莫洛金斯基模型。
2.3多系统快速选星算法
随着卫星导航系统的持续升级发展，导航接收机接收的导航 卫星数可达到几十颗，为了提高定位精度和可用性，并且简化导 航接收机的设计机制，应该从多颗导航卫星中选择几何分布较好 的导航卫星参数数据进行融合定位解算。因此，必须根据定位精 度需求从不同的卫星导航系统中选择一部分导航卫星进行解算，从而在定位精度与导航运算量之间保持均衡，这个过程就叫做选 星。上世纪出现了比较经典的选星算法，比如最佳几何精度因子 法、最大矢端四面体体积法、准最佳法、最大正交投影法等。这些 算法基本都是针对单个导航系统中四颗卫星组合而提出的算法，而且这些算法的计算量都很
大，实时性不够好，不适用于多系统 兼容导航接收机。科学技术人员研宄了两种可以应用于多系统兼 容卫星导航接收机的算法，一种是基于模糊算法和准最佳法的模 糊选星法；另一种是基于仰角和方位角的快速选星算法。模糊选 星法融入了模糊数学的思想，减少了最后两颗卫星的计算量；快 速选星算法则是基于最大矢端四面体体积法产生的一种新的选 星方法，提高了选星效率，将原来的只能选择四颗卫星扩展为可 以选择多颗卫星，提高了卫星导航定位的精确度。
3结语
随着四大卫星导航系统的不断升级发展，各导航系统的兼容 性需求越来越迫切，导航接收机兼容接收多系统导航卫星的要求 越来越高，多系统兼容是卫星导航接收机未来发展的主要方向。在多系统兼容定位过程中，卫星导航接收机必须要从时间基准的 转化、坐标基准的转换和快速选星等几个方面着手，不断提高定 位、授时和测速性能。
参考文献
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科学技术大学,2011.
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界,2005 (05).
[3] 洪冰清，覃新贤，陈海强.多系统兼容卫星导航接收机关键
技术概述[J].电子科技,2017(06).
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合用户行为建模、合成U E信号自评估等技术，为了大容量无线接 入网络的空口测试提供了坚实的基础。
参考文献
[1]3GPPTS36.201 V12.1.0
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