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中年|伽利略系统高精度服务令人刮目相看


中年|伽利略系统高精度服务令人刮目相看
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我国商业航天的“坑”与“景
伽利略系统在卫星导航服务领域一直有所创新 ， 特别是在高精度服务（HAS）方面 ， 推进系统直接提供高精度PPP校正服务 ， 推进高精度大众化服务 ， 这是具有开拓性意义的 。 最近 ， 伽利略系统的HAS功能的测试结果披露 ， 其性能超出预期 ， 令人叹为观止 ， 刮目相看 。
《GNSS内参》最近报道了伽利略系统高精度服务的测试成果 。 伽利略系统 ， 用E6B信号所带的高精度电文页面 ， 推进伽利略高精度服务（HAS） ， 也就是提供精密单点定位（PPP）校正数据 ， 以实现优于20 cm的定位精度 。 这种精度水平以及将免费提供的事实 ， 可能会在从农业到智能交通系统（ITS）的多个市场领域中得到广泛应用 。
鉴于其广泛的应用范围 ， 伽利略HAS电文将有可能在许多不同的传播条件下被接收 ， 在这些条件下 ， 树木或建筑物等障碍物可能会影响校正数据的接收 。
因此 ， 有效的数据传播方案对于减少数据接收时间 ， 并提供足够的冗余以应对信号阻塞和卫星低可用性至关重要 。 在这方面 ， 最近提出了一种基于高奇偶的垂直Reed-Solomon码的编码和分发方案 。

该文提供了针对Galileo E6-B信号分量的此方案的实验评估 ， 重点是数据检索时间（TTRD） ， 即检索完整的HAS电文所需的时间 。
分析表明 ， 在充满挑战的条件下 ， 车辆动态性高且障碍物导致电文信息的不完整 ， 可以在30秒内接收到几千位的Galileo E6-B PPP校正数据 ， 其概率超过90％ 。 这是一个非常振奋人心的好消息 。 这次测试使用的多频天线是Trimble的Zephyr 3天线 。 实验中使用的支持Galileo E6-B多星座功能的接收机是Septentrio的AsteRx4 。
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实验过程中观察了不同的可用性条件 。 在JRC校园内进行的测试最具挑战性 ， 许多卫星的数量从最少三颗到最多六颗不等 。
在公路测试中 ， 卫星数量从五颗变到八颗 。 在JRC校园中 ， 一些障碍大大减少了E6-B页面可解码率 。 因此 ， 在JRC校园内进行的测试中平均观察到更高的TTRD值 。 对于五个JRC校园测试和四个高速公路接收场景 ， 在随机开始时获得了20,000个TTRD实现案例 ， 并具有不同的卫星页面接收映射 。 这些TTRD实现用于计算相关箱形图 。 从所得图中可以看出 ， 在2018年3月15日和2018年3月16日进行的测试中观察到了最差的TTRD值 。

该结果仅反映了可用性条件：在这两种情况下 ， 只有三颗卫星可用 。 尽管如此 ， 使用三颗卫星的平均TTRD始终低于11.3秒 ， 而95％的分位数低于18秒 。 当卫星的可用性降低到两颗时 ， 平均TTRD将增加到约18秒 。 尽管存在这些挑战性的接收条件 ， 但对于JRC校园内进行的所有实验以及降低的卫星可用性条件 ， TTRD小于或等于30秒的可能性始终高于91% 。 四种高速公路情景的结果表明 ， 它们显示在完全可用性条件下所有四个测试的平均TTRD均低于8.5秒 。
然而 ， 获得了更大的95％分位数：在最坏的情况下约为25秒 。 较高的95％的分位数是通过在有隧道和深谷的山区进行实验这一事实证明的 。 车辆在隧道下通过时 ， 所有信号都丢失了 。
在某些情况下 ， 由于不良的接收条件 ， 接收机正努力恢复引起长TTRD的信号 。 然而 ， 在30秒内正确解码HAS导航电文的可能性非常高 ， 占比超过94％ 。 这里评估了用于伽利略高精度服务通过Galileo E6-B信号传输PPP校正的编码和分发方案 。 E6-B信号为HAS每秒提供448位 ， 并且编码方案使用具有很高奇偶校验的垂直Reed-Solomon编码 ， 并将编码消息的不同部分分配给不同的卫星 。

尽管传播方案提供了消息长度和内容的灵活性 ， 但分析着重于两页消息的时钟校正和15页消息的剩余信息：掩码 ， 轨道校正 ， 信号偏差和信号质量指示符 。
TTRD（获取数据的时间）是使用的参考指标 ， 它测量接收必要的HAS数据以应用完整校正集的时间 。
结果表明 ， 在良好的能见度和可用性条件下 ， 并有足够的卫星 ， 平均TTRD在6到9秒之间 ， 实现的定位精度优于20厘米 。 在只有两颗发射卫星处于低海拔和信道障碍的情况下 ， TTRD低于30秒 ， 成功概率高于90％ 。 受障碍和传播影响影响较小的高空卫星的可用性对于降低TTRD特别有利 。
这些结果表明 ， 当伽利略HAS最终在SIS中传输时 ， HAS校正应该在大多数用户环境中而言 ， 是及时的 ， 且切实可用 。
本文转载自“上海北斗导航创新研究院” ， _本文原题《伽利略系统高精度服务令人刮目相看》 ， 文 | 曹冲
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