不受控于美国的全球导航卫星系统——GNSS

发布: 2010-10-20 00:53 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

不受控于美国的全球导航卫星系统——GNSS
      数字同步网设备的原始定时参考的相当部分来自于授时接收机，而我国采用
较多的仍是单一的GPS接收机，GPS受控于美国国防部，这就有可能使我国受制于人，
处于被动局面。为此我们建议采用全球导航卫星系统—— GNSS （GLOBAL NAVIGAT
ON  SATEL LITES  SYSTEM）为自己留出空间，以防万一。
1 GNSS
      1996年，美国、俄罗斯、欧洲和日本决定在1998～1999年期间采用一套被称
为GNSS的用于地球同步卫星的增强型卫星系统。它包括美国的宽区域增强型系统（
WAAS）、欧洲的欧洲全球导航卫星覆盖业务（WBSA）、日本的多功能传输卫星（MF
SAT）、前苏联的GLONASS以及由70多个签约国组成的条约组织操纵的通信卫星INMA
RSAT。开发GNSS系统的宗旨是为了利用所有的导航卫星信息。就目前来看，GPS已全
部稳定工作，GLONASS在1996年也已全部完成了部署。INMARSAT打算用静止卫星来播
送有关  GPS和GLONASS的全面数据，从而以适时的方式使用户对故障卫星有所警惕。
宽区域增强型系统（WAAS美国）能对GPS卫星信号进行差分纠正然后再将其经卫星发
送出去。美国的地面站网将选出的数据（来自GPS信号）进行计算从而得出纠正值，
该系统需要一定数量的地球站。INMARSAT和WAAS还需几年才能完成，因而现在的GNSS
系统也就只包括GPS和GLONASS，GNSS接收机也就是GPS+ GLONASS接收机。
      ITU在1997年也已通过建议，建议有关研究机构对GNSS接受机进行研究和开发，
以用于时频的导向。
2   GPS和GLONASS
      GPS（即NAVSTAR GPS）是由美国国防部操作的。GPS星群由在大约2万km高度6
个轨道上的24颗卫星组成，在地面上任何时间、任何地方都能观察到5～11颗星。GP
S使用一种频率和若干编码来访问不同的卫星。它可以在全球范围内免费为所有的用
户不间断地提供定位、定时业务。该业务可以提供含有距离信号编码（C／A）和导
航数据信息的GPS L1频率。它的水平定位精度在100m之内（95％的机率）。GPS是以
UTC为标准的，经过其星戴时钟实时地发播UTC时间信号。GPS当前执行的可选择机能
（SA）是限制未经许可和非军事用户的高定位精度的一种手段。一旦传递卫星轨道
参数时，SA就会影响测试，从而在计算用户的位置和速度时导致精度的劣化。
      GLONASS是由苏军操作的。GLONASS由在大约1.98万km高度的24颗星组成并且
在任何时间、任何地点都能观察到5～11颗星。 GLONASS使用一种编码和几种频率访
问不同的卫星。该系统可提供近似30m定位精度（95％的机率）的标准定位业务（SP
S）。GLONASS是以RUTC为标准，也是经过其星载时钟实时地发播RUTC时间信号。GLO
NASS的信号和数据信息是在全逼真状态下播送的，对于任何类似于SA的干扰，精度
都不会有劣化。
    1995年美国林肯实验室在联邦航空局的资助下，曾对GLONASS的运行状况、数据
质量的可用性、系统地面段遥测监控和上行注入状态等内容进行了检测，其结论是
GLONASS可以得到的位置质量和没有SA的GPS相当，其遥测监控和上行注入能力和公
事的接口文件相符，对GLONASS的技术质量进行了确认。 1996年俄罗斯完成了24+1
的卫星布局，GLONASS随即进入了正式运行阶段。
3  GPS＋GLONASS接收机
      我国目前已开发出了GPS+GLONASS兼容接收机，使我国的作为非拥有国用户摆
脱了受制于人的状态。GPS/GLONASS兼容接收机既可GSP或GLONASS单独工作，又可同
时利用两个系统的信号，这样一旦用户在使用某系统受到限制时（如由于政治原因在
某个时域、某个地域GPS失效），用户就可以立即转换到GLONASS继续工作（这对于军
事应用尤为重要）。对于在有阻碍环境中工作时，如在山地或是城市“峡谷”中，相
对单一的GPS接收机或单一的GLONASS接收机，兼容性的接收机就意味着有两倍数的可
用卫星数，从而使用户与卫星之间的几何位置更好，扩展了精度。
    由于GLONASS卫星上没有SA干扰，所以与GPS相比较GLONASS的测试精度可提高3倍。
而且在静态、动态及半动态的工作中，定位速度就更快，进而也加快了整个数据采集
处理的速度。
    俄罗期的GLONASS政策和美国截然不同。GLONASS虽然也是为军事目的建立起来的，
但俄罗斯以法令和文件两种形式向世人申明，GLONASS用于民间不带任何限制，不向
用户收费，不引入任何类似GPS SA的政策。同时俄罗斯正积极考虑在下一代卫星GLO
NASS-M2上播发民用第二频率。俄罗斯的GLONASS政策对其他国家的用户特别是欧洲的
用户产生了积极影响。