全球卫星导航系统(GNSS)涉及的产品在国内的应用越来越广泛,已经成为手机、汽车、智能设备等电子产品的标配。除此之外GNSS的应用非常广泛,在导航、地图绘测、农业、环境监测等众多领域得到应用和开发,例如GNSS北斗+大坝安全监测系统可以监控大坝水位变化,提高灾情应对和维护效率,GNSS技术已经是人们现代生活的必需品。
GNSS由多个卫星导航系统组成,包括所有的卫星导航系统,例如如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的(BDS),以及相关的增强系统,如美国的(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等。国内的卫星导航设备主要以GPS+北斗为主。
北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。是继 GPS、GLONASS 之后,第三个成熟的卫星导航系统。
BDS信号
北斗二号在B1、B2和B3三个频段提供B1I、B2I和B3I三个公开服务信号。其中,B1频段的中心频率为1561.098MHz,B2为1207.14MHz,B3为1268.52MHz。北斗三号在B1、B2和B3三个频段提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。目前SKYLAB北斗模块可接收B1C,B2a,B1I信号。
参考北斗二号系统:
B1频段:中心频率为1561.098MHz;
B2频段:中心频率为1207.14MHz;
B3频段:中心频率为1268.52MHz。
参考北斗三号系统:
B1C:中心频率为 1575.42MHz,带宽为 32.736MHz;
B2a:中心频率为 1176.45MHz,带宽为 20.46MHz;
B2b:该信号利用 I 支路提供 RNSS 服务,中心频率为 1207.14MHz,带宽为 20.46MHz;
B1I:中心频率为 1561.098MHz,带宽为 4.092MHz;
B3I:中心频率为 1268.52MHz;带宽为 20.46MHz。
北斗卫星导航系统是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统,使用双频信号可以减弱电离层延迟的影响,而使用三频信号可以构建更复杂模型,消除电离层延迟的高阶误差。同时,使用三频信号可提高载波相位模糊度的解算效率,理论上还可以提高载波收敛速度。
GPS全称Global Positioning System,是历史最悠久的系统,于 1994 年起提供全球定位服务。整个GPS系统分三大部分:地面站、卫星和接收机。
地面站负责监控,通过接收、测量各个卫星信号,计算卫星的运行轨道,并将卫星的运行轨道信息发射给卫星,让卫星去转播。
卫星负责向地面发射信号,为广播形式。
接收机接收卫星信号,从卫星信号中获取卫星的运行轨道等信息,通过计算来确定自身的位置。接收机包括常用的手机、汽车等智能终端设备。
GPS信号
GPS信号中包含了调制在一起的载波、测距码、数据码。
可运载调制信号的高频振荡波称为载波,GPS卫星的载波位于微波L波段,包括L1、L2、L3、L5,目前民用信号包括L1、L2、L5频段。
L1的载频为1575.42MHz,波长为19.03cm,带宽为2MHz;
L2为1227.60MHz,波长为24.42cm,带宽为20MHz;
L5为1176.45MHz,波长为25.48cm,信号带宽为20.46MHz;
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2010年5月,第一颗支持GPS L5信号的卫星升空。L5采用的是与L1、L2不同的工作频段,可以解决L1C/A存在的问题的,因此其相对于L1 C/A具有先天的技术优势。
单频GPS只能接收L1频段的载波信号,定位精度5米左右,双频可用L1和L2,L2一般用在勘测和军事,民用的双频是L1+L5,定位精度最高可达30厘米。对比单频,双频GPS可以提升导航定位精度,并且码片速率有显著提升。
测距码包括C/A、P(Y)、L1C、L2C等。测距码又称:伪随机码、PRN码、扩频码,每个别名都代表了测距码的一个特征和作用。
数据码就是导航电文,包含了卫星的轨道、钟差、电离层、完好性等信息。
伽利略(Galileo)卫星导航系统是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,也是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统。全球设施部分由空间段和地面段组成。地面段由完好性监控系统、轨道测控系统、时间同步系统和系统管理中心组成。
Galileo信号
Galileo卫星在L波段用三个频率广播导航信号:E1、E5和E6。E1信号频率为1575.42 MHz,并提供三个信号分量,分别为E1-A、E1-B和E1-C。E1-A信号分量携带Galileo系统公共特许服务(PRS)。E1-B和E1-C组件分别构成GalileoE1 公开服务(OS)的数据分量和导频分量。
E5信号中心频率为1191.795 MHz,由E5a、E5b两组独立的信号组成。
E1:1575.42MHz,包括E1-I、E1-Q
E5a:1176.45Mhz
E5b:1207.14Mhz,开放
E6:1278.75MHz,包括E5-I、E5-Q
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GALILEO系统也采用PRN码进行定位,与GPS系统兼容但又独立于它。GALILEO系统的主要特点是多载频、多用户、多服务。
格洛纳斯(GLONASS)是“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的缩写。最早开发于苏联时期,后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。系统共有24颗卫星,分布在3个轨道,每个轨道上有8颗卫星,轨道高度约19100Km。
GLONASS信号
格洛纳斯系统使用频分多址(FDMA)的方式,每颗格洛纳斯卫星广播两种信号,L1和L2信号。
L1频段:1602 MHz ± 0.5625n MHz(n为卫星频率号,-7 ≤ n ≤ 6),带宽9MHz;
L2频段:1246 MHz ± 0.4375n MHz(n为卫星频率号,-7 ≤ n ≤ 6),带宽7MHz;
L3频段:1202.025 MHz,带宽15MHz。
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GLONASS系统在俄罗斯及周边地区具有较强的覆盖能力,能够提供优质的导航服务。其与GPS系统互补,抗干扰能力强,定位精度高,高纬度地区使用更佳。
为准电子无线综测仪T6290E、T6290F、T6290U、T8290A产品可满足GNSS信号测试需求,还可实现双频测试。
为准电子无线综测仪产品在GNSS涉及的智能手机、汽车、物联网等领域的芯片模组在研发和生产阶段提供专业的测试能力。
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