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【GNSS】GNSS第二代SBAS(星基增强系统)洛马计划

时间:2018-10-12 来源:北斗时空

       洛克马丁公司,简称洛马,联合澳大利亚地球科学局和泰国朱拉隆功大学等多个机构,开展GNSS星基增强系统研究,重点是通过GNSS多星座信号的接收,和双频增强,以及对于接收数据至关重要的赤道地区的电离层闪烁研究,以期获得精准、安全和可信度高的完好性,来增强未来的定位、导航和授时应用服务。

洛马的第二代SBAS最新的研究计划是,在泰国曼谷开展赤道地区的电离层对于GNSS信号的扰动及其扰动效应研究。在赤道地区,实际上就是在磁赤道地区,存在个电离层赤道异常带,其不仅表现在电离层总电子含量数值比中纬度地区要高许多,同时由于电离层电子密度不均匀性的存在,使得GNSS卫星信号通过该区域时,形成信号衰落起伏,造成所谓的电离层闪烁现象。

通过在曼谷设置GNSS监测站,该站接收海事卫星广播的GNSS增强信号。监测站配置专门的接收机,不仅能够接收SBAS信号,而且能够检测赤道区域的电离层闪烁效应。人们对于闪烁现象已经知道数十年,它是赤道地区,或者极区的电离层的一种特有现象,尤其是在磁赤道地区最为明显,会影响到GNSS及其增强信号的接收效果。

这个为期两年的项目,澳大利亚地球科学局,去年就已演示了第二代SBAS试验平台,这是首次同时使用来自于GPS和伽利略星座信号,以及双频率(L1与L5,E1与E5a),以达成更高的GNSS完整性和精准度,试验平台在农业、航空、建筑、海事、采矿、铁路、公路,航天和公共民用事业等一系列产业领域进行了验证测试。利用L1和L5广播SBAS系统信号,采用相关的用户接收机,通过PPP数据处理方法,达到了厘米级精度。

该信号已播出一年,澳大利亚人和新西兰人一直在与一个名为Frontier SI的组织合作开展示范项目。他们已经从澳大利亚和新西兰产业获得了10个不同领域的示范应用。他们正在与不同的大学、机构和研究小组合作,从民用航空到建筑、海事、自动驾驶汽车,甚至医疗等各种应用。这些示范活动一直在新西兰和澳大利亚进行,同时,洛马公司一直与泰国感兴趣的利益相关者保持联系。

从洛马公司的研究计划可以看到,双频与多星座SBAS将做两件事来解决赤道地区电离层的扰动影响。首先,通过使用两个频率,用户可以进行自身的电离层改正。从而通过将电离层处理转移到用户接收机来简化问题的解决方法,但更重要的是,它可以极大地提高用户表征电离层干扰,并以极高的可信度展示其取得位置的能力。双频SBAS的另一个好处来自GNSS卫星的多星座方面向用户提供数量翻倍的信号,即使特定GNSS卫星的信号受到电离层闪烁的影响,但是我们可以相信,GNSS卫星用户接收机还会有足够数量的卫星信号可供接收,继续提供服务质量不受影响的观测结果。电离层形成的闪烁是电离层不均匀性造成的,往往发生在不大的区域范围内。因此,闪烁可能影响一、二个或若干个的目标卫星,而多星座接收机同时能够接收二、三十颗卫星,这是单星座条件下无法实现的优势。

在泰国开展赤道电离层预测扰动研究,值得我们深思。全球在东亚和南美大陆上空均存在赤道电离层异常,这是围绕磁赤道发生的,泰国在东亚赤道异常区的南麓,我国低纬地区正处在东亚赤道异常区的北麓,正是研究赤道异常得天独厚的地区,要好好把握这一地理位置优势,做出第一等的科技成果,推动高精度高可靠性的应用服务产业发展。