8月26日新华网报道国高科技企业上海华测导航技术股份有限公司自主研发的高精度军民两用北斗卫星导航核心板卡,在上海西虹桥中国北斗产业创新基地通过专家鉴定评审,标志着中国高精度卫星导航定位技术实现新的突破。据称这一成果使得中国北斗导航系统的定位精度精确到厘米级。本文将分析该技术为我国自行研制的差分定位处理系统。
我国的北斗系统分为两代,第一代是有源定位的双星定位系统,采取发射端主动发射信号然后定位的模式,还可以发短报文。但在实践后发现该种定位方式定位精度差,保密性不强,在军事运用中作用有限,因此北斗一代卫星更适合做通信使用而不是导航。因此我国开始开发自己的GPS系统??北斗二代,计划于2020年发射35颗星组网全面完成实现全球通用,目前已覆盖亚太。
北斗二代的定位原理与GPS类似,都是利用接受终端同时接受4颗卫星已知的位置,然后利用接收时差定位自身位置。但如果简单粗暴的拥这种定位方式,其定位精度是非常差的,往往只能定位在10米到100米之间,因为这其中包含一些误差因素。主要包含三部分:
第一部分误差是由卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等引起的;
第二部分是由传播延迟导致的误差;
第三部分为各用户接收机固有的误差,由内部噪声、通道延迟、多路径效应等原因造成。
要处理掉就要利用差分技术,差分技术说穿了就是在已知坐标上建里一些差分基准站,然后利用这些基准站的已知坐标和导航计算出来的定位坐标进行对比,算出误差,然后将这个误差发送出去对其他用户需求的坐标进行误差修正,最后得出更加精确的坐标。
当然这要求用户必须位于差分基准站100千米以内。这样的误差修正法可以将导航卫星的定位精度精确到1米左右。而想进一步提高提高定位精度就需要利用载波相位差分法,这种方法是基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位,并组成相位差分观测值进行实时处理,能实时给出厘米级的定位结果。
但要注意利用差分技术,上述的第一部分误差可以完全消除;第二部分误差大部分可以消除,消除程度主要取决于基准接收机和用户接收机的距离;第三部分误差则无法消除。这也是今后导航提高定位精度努力发展的方向。
而上面提到的北斗卫星导航核心板卡应该是能够完成这种信号处理过程,所以达到了所谓的厘米级精度。但是要注意这仅仅是在差分站距离不远的情况下,我国需要达到全世界范围内的精确导航,还需要将自身的差分站建设到全球去,因此要赶上GPS还需要很长的路要走。
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