GPS/GLONASS組合定位技術 - 導航戶外裝備知識

2014-05-10 19:49:00 戶外裝備来源：户外装备

　　所謂GPS/GLONASS組合技術，就是用一臺接收機同時接收和測量GPS和GLONASS兩種衛星信號，以便在世界上任何地方、任何時間精確測出三維位置、三維速度、時間和姿態參數。

　　其應用範圍包括：高精度差分導航，自主精確導航、時間和頻率基準、海上臺站管理以及精密測量等等。 GPS/GLONASS組合接收機是將GPS和GLONASS的各種能力組合在一個單元內，為用戶提供僅用GPS 接收機或僅用GLONASS接收機無法獲得的性能。由於GPS和GLONASS這兩種星基導航系統在系統構置、導航定位機理、工作頻段、調製方式、信號和星歷數據結構等方面是基本相同和相近的，都以發射擴頻測距碼、測量衛星與用戶之間的偽距來完成導航定位，所以就存在利用一部用戶設備同時接收這兩種衛星信號的可能性。

　　在兩個系統各自單獨工作時，可能存在難於覆蓋的空白帶，且會受製於人。但是，如果能將兩個系統組合使用，由於可用衛星數目增多，不僅能填補單一系統存在的覆蓋空白問題，而且可使系統精度顯著提高。尤其對軍用用戶，有利於解除後顧之憂。因此，GPS/GLONASS組合技術已經成為近幾年研究的重點。

　　?該組合接收機具有以下幾個優點：

　　1. 提高了系統完善性。在實際的導航系統中，完善性是一個很重要的指標。當一顆已經失效（不論是暫時或是長期）的衛星依然在廣播導航電文時，地面用戶很可能由錯誤的電文導致錯誤的導航定位，這會產生嚴重的後果。但在組合使用兩個系統時，由於可觀測衛星數目增倍，能夠很可靠地發現失效的衛星，避免出現損失。

　　2. 提高了系統可靠性。衛星系統僅僅可用是不夠的，還應該有足夠的可靠性。國際民航組織（ICAO）對民用航空導航系統的可靠性有嚴格的要求，規定其失效概率應當小於1×10-8。這對於兩個系統中的任何一個都是過於苛刻的要求，但對組合系統來說，由於一般可以同時觀測到 10顆以上衛星，只要其中有4-5顆正常工作就可以獲得有效的導航解，滿足ICAO的要求。

　　3. 提高了系統精度。組合導航可以在兩個系統中選擇最小幾何精度因子(PDOP)值的一組衛星，且GLONASS衛星又無選擇可用性（SA）的影響，所以可為用戶提供更高的導航精度。

　　4. 提高了導航連續性。試驗結果表明，僅觀測GPS星座的4顆衛星難以實現連續的精確導航，特別是在高動態應用場合，運動載體和GPS衛星之間存在較大的加速度徑向分量，易於導致接收機跟蹤環路的失鎖，難於獲得穩定的實時定位和姿態測量精度。采用GPS/GLONASS組合接收機以後，既可在一天的任何時間接收4顆以上的衛星信號，又可選擇徑向加速度較小的衛星構成定位星座，確保導航的連續性。

　　一般來講，GPS/GLONASS組合接收機在鎖定4顆同類衛星時，可確定三維位置和速度，速度精度為1cm/s。典型組合接收機有12個跟蹤GPS衛星的並行口和12個跟蹤GLONASS衛星的並行口，容量很大，因此總能利用最佳可用星座以提供最精確的位置。如果一個衛星系統或某顆衛星被關閉或發生故障，或衛星變得不健康，這種組合接收機將自動使用運行正常的衛星。