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Was kann Satellitennavigation neben der Bereitstellung von Navigations-, Ortungs- und Zeitbestimmungsdiensten noch leisten?

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 486

01Zusammenfassung


Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) ist die allgemeine Bezeichnung für ein globales Satellitennavigationssystem. Einschließlich GPS der USA, GLONASS Russlands, BDS Chinas und Galileo-System der Europäischen Union. Aufgrund der aktuellen Entwicklung verschiedener Systeme kann das GNSS-System mithilfe der Einzelfrequenz-Pseudobereichspositionierung Positionierungsdienste auf Meterebene für Pseudobenutzer bereitstellen und die Positionierungsanforderungen der meisten allgemeinen Benutzer erfüllen.


Es ist jedoch zu beachten, dass die Beidou GNSS-Positionierung für Benutzer und Anwendungen in den Bereichen Vermessung und Kartierung, Vermessung, Katastrophenhilfe, Land und Ressourcen, Zivilluftfahrt und anderen Branchen immer noch viele Arten von Problemen aufweist, wie z. B. unzureichende Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Kontinuität. und das Fehlen einer Navigationsintegritätsgarantie, die es schwierig macht, die Anforderungen der oben genannten Branchen oder Szenarien für Hochleistungsnavigation und -positionierung zu erfüllen. Daher entstanden einige leistungsstarke Navigations- und Positionierungsanwendungstechnologien.


02Fundamentverstärkungssystem


Das bodengestützte Satellitennavigationssystem zur Erweiterung ist ein wichtiges technisches Mittel zur Bereitstellung hochpräziser differenzieller Positionierungsdienste in einem bestimmten geografischen Bereich. Basierend auf der CORS-Technologie (Continuous Operation Reference Station) führt es eine langfristige kontinuierliche Beobachtung von Satellitennavigationssignalen durch, indem es eine bestimmte Anzahl von Bodenreferenzstationen in einem bestimmten Gebiet einrichtet und die Beobachtungsdaten zur Modellierung und Korrektur der Fehler verwendet Satellitennavigationssignale, erzeugt hochpräzise Differenzkorrekturzahlen und sendet sie an relevante Benutzer in der Umgebung, um Benutzern bei der Realisierung einer hochpräzisen Differenzpositionierung zu helfen. Da das bodengestützte Verbesserungssystem eine Dual-Mehrfrequenz-Trägerphasenbeobachtung anwendet und über eine große Serviceabdeckung (im Allgemeinen provinziell oder kommunal) verfügt, kann es genauere Navigations- und Positionierungsdienste bereitstellen.


Im Allgemeinen umfasst das bodengestützte Verbesserungssystem im Allgemeinen ein Referenzstationsnetzwerk, ein Datenverarbeitungs- und Servicezentrum, ein Kommunikationsnetzwerksystem und ein Benutzerterminal. Von welchem:



 

① Das Basisstationsnetzwerk ist ein wichtiger Teil des bodengestützten Verbesserungssystems. Seine Hauptfunktion besteht darin, den ganzen Tag über Beobachtungsdaten der Satellitennavigation zu sammeln, die gesammelten und vorverarbeiteten Beobachtungsdaten an das Datenverarbeitungs- und Servicezentrum zu übertragen und das System bei der Generierung relevanter Differenzkorrekturzahlen zu unterstützen. Allgemeine Referenzstationen können den Empfang und das Sammeln von Signalen von Beidou (Frequenzpunkt b1b2b3), GPS (Frequenzpunkt l1l2l5), GLONASS (Frequenzpunkt L1L2) und anderen Systemen unterstützen. Die Anzahl der Referenzstationen in einem Fundamentverbesserungssystem hängt im Allgemeinen von der Größe des vom System versorgten Gebiets und dem Gelände in dem Gebiet ab. Die Referenzstation kann verschiedene Arten von Navigationsbeobachtungsdaten ausgeben, einschließlich Signalträgerrauschverhältnis, Code-Pseudoentfernung, Trägerphasenbeobachtungswert, Signal-Doppler-Frequenzverschiebung, Navigationsmeldung usw.


Im Falle eines Mehrsystemempfangs muss die Referenzstation über die Funktion der zeitautonomen Synchronisierung verfügen, die das Zeitdatum der Beobachtungsdaten verschiedener Systeme mit einem allgemeinen Zeitdatum (z. B. der Beidou-Systemzeit) vereinheitlichen kann, um dies sicherzustellen Die Beobachtungsdaten jedes Systems sorgen für eine zeitliche Synchronisierung. Darüber hinaus müssen die Daten nach der Interpretation des von der Referenzstation empfangenen Navigationssatellitensignals und der Parameterextraktion in Echtzeit an das Zentralsystem übertragen werden. Der Referenzstationsempfänger ist im Allgemeinen mit entsprechenden Netzwerkübertragungsgeräten ausgestattet (dh dem Übertragungspfad vom Referenzstations-Satellitennavigationsempfänger zum öffentlichen Netzwerk oder einer speziellen Leitungskommunikationsleitung), die Daten direkt an das vorhandene Kommunikationsnetzwerk übertragen können.


② Das Datenverarbeitungs- und Servicezentrum ist der Kern des Stiftungsverbesserungssystems, das hauptsächlich die Funktionen der hochpräzisen Differenzdatenverarbeitung, des Systemservices und der Systembetriebsüberwachung übernimmt. Sammeln und speichern Sie die von jeder Referenzstation übermittelten Beobachtungsdaten und bewerten Sie die Qualität dieser Beobachtungsdaten in Echtzeit. Anschließend werden die Mehrpfad-Auswirkungsanalyse der Referenzstationsdaten, die Analyse ionosphärischer und troposphärischer Veränderungen, die Überwachung der Systemintegrität und andere Funktionen abgeschlossen und die Fehlerkorrekturzahl im generierten Bereich gemäß dem relevanten GNSS-Fehlermodell und dem Differenzkorrekturzahlalgorithmus berechnet , um hochpräzise Ortungsdienste für relevante Benutzer bereitzustellen.


Derzeit umfassen die wichtigsten Methoden zur Berechnung der Fehlerkorrekturzahl die Technologie der virtuellen Referenzstation (VRS), die Technologie der regionalen Korrekturzahl (FKP) und die Technologie der Haupt- und Hilfsstation (MAC). Am Beispiel der gängigsten virtuellen Referenzstationstechnologie vervollständigt das Datenverarbeitungs- und Servicezentrum die Informationsfusion und Fehlerquellenmodellierung aller Referenzstationen. Wenn die Mobilstation/der Benutzer sie verwendet, sendet sie zunächst ihre ungefähren Koordinaten an das Datenverarbeitungszentrum des Systems. Das Datenverarbeitungszentrum des Systems generiert dann den Beobachtungswert der virtuellen Referenzstation gemäß den ungefähren Koordinaten und gibt ihn an die Mobilstation/den Benutzer zurück . Die Mobilstation/der Benutzer nutzt die Daten der virtuellen Referenzstation und ihre eigenen Beobachtungsdaten zur Differenzierung, um hochpräzise Positionierungsergebnisse zu erhalten.


Der Vorteil der VRS-Technologie besteht darin, dass nur ein Datenempfangsgerät hinzugefügt werden muss, ohne die Datenverarbeitungskapazität der Benutzergeräte zu erhöhen, und die Kompatibilität des Empfängers gut ist. Darüber hinaus erfordert die VRS-Technologie eine bidirektionale Datenkommunikation. Die Mobilstation soll nicht nur Daten empfangen, sondern auch eigene Ortungsergebnisse und Status senden. Die zwischen jeder Mobilstation und dem Datenverarbeitungszentrum ausgetauschten Daten sind einzigartig, was hohe Anforderungen an die Datenverarbeitungskapazität und Datenübertragungskapazität des Systemdatenverarbeitungs- und Kontrollzentrums stellt.



Derzeit baut und verbessert China schrittweise inländische bodengestützte hochpräzise Navigationsdiensteinrichtungen und führt aktiv den Aufbau eines bodengestützten GNSS-Verbesserungsnetzwerks basierend auf Beidou in Bezug auf Industrie und Region durch. Das System zur Verbesserung der Beidou-Stiftung, das wichtige Regionen und einige Branchen in China abdeckt, wurde vorläufig eingerichtet. Das Erweiterungssystem der Beidou-Stiftung besteht aus dem Beidou-Referenzstationssystem, dem Kommunikationsnetzwerksystem, dem nationalen umfassenden Datenverarbeitungssystem und dem Datensicherungssystem, dem industriellen Datenverarbeitungssystem, dem regionalen Datenverarbeitungssystem und der Betriebsplattform für Ortungsdienste sowie dem erweiterten Benutzerterminal des Beidou-Datenübertragungssystems / GNSS und andere Subsysteme.


Das System verwendet im Allgemeinen Bodenreferenzstationen mit einer Entfernung von 50 bis 300 km, um Navigationssignalkorrektur- und Hilfspositionierungssignale über das Bodenkommunikationssystem zu übertragen, um Benutzern eine Navigation und Positionierung mit Zentimeter- bis Submetergenauigkeit sowie zusätzliche Verbesserungsdienste für öffentliche Terminals zu bieten. Bis Ende 2018 wurden mehr als 2200 Basisstationen gebaut, was es zum Fundamenterweiterungssystem mit der größten Anzahl an Basisstationen, der größten Abdeckung und dem stabilsten Betrieb weltweit macht. Das System verfügt über die grundlegende Leistungsfähigkeit, in Echtzeit eine hochpräzise Positionierung auf Meter-, Dezimeter-, Zentimeter- und Millimeterebene an Land an Land bereitzustellen. Es kann Vermessung und Kartierung, Geologie, Meteorologie, Land und Ressourcen sowie andere Branchen unterstützen, um professionelle hochpräzise Ortungsdienste bereitzustellen.


Derzeit dient das Fundamentverbesserungssystem hauptsächlich Bodenanwendungen und deckt Berufsbereiche wie Vermessung und Kartierung, Erkundung, Überwachung und Kontrolle, Fahrprüfung und -training, Präzisionslandwirtschaft, Luftfahrt und Navigation sowie öffentliche Bereiche wie Verkehrsnavigation, Tourismus usw. ab Notfallrettung. Durch den Empfang des Differenzkorrektursignals, das vom Bodenreferenzstationsnetzwerk bereitgestellt wird, um die Genauigkeit der Satellitennavigation zu verbessern, kann die optimierte Positionierungsgenauigkeit von Millimeter- bis Submeter-Ebene reichen. Obwohl die Genauigkeit der Fundamentbewehrung sehr hoch ist, ist die Abdeckung begrenzt. Das Positionierungsziel muss innerhalb der Reichweite des Kommunikationssignals liegen, kann jedoch in Höhenlagen, auf See, in der Wüste und in Berggebieten, in denen das Kommunikationssignal schwer abzudecken ist, einen blinden Bereich für den Service bilden.


03Satellitenbasierte Präzisionsdifferential-/Verstärkungstechnologie


Im Gegensatz zum bodengestützten Verbesserungssystem nutzt die satellitenbasierte Präzisionsdifferenz- und Verbesserungstechnologie den Satelliten als Kommunikationsmittel für die Übertragung von Differenzkorrekturdaten. Das satellitengestützte Erweiterungssystem kann Ephemeridenfehler, Satellitenuhrfehler, ionosphärische Verzögerung und andere Korrekturinformationen über den von geostationären Satelliten getragenen Satellitennavigations-Erweiterungssignalverstärker an Benutzer senden, um so die Positionierungsgenauigkeit des ursprünglichen Satellitennavigationssystems zu verbessern. Derzeit schreitet der Aufbau satellitengestützter Verbesserungssysteme weltweit voran. Die Vereinigten Staaten, die Europäische Union, Russland, China, Australien, Südkorea, Japan, Indien und sogar afrikanische Länder bauen satellitengestützte Verbesserungsdienste auf.


Abbildung 1 Grundsituation der wichtigsten satellitengestützten Verbesserungssysteme in der Welt



1 Wide Area Enhancement System (WAAS)  
 


Das Wide Area Augmentation System (WAAS) ist eines der frühesten satellitengestützten Augmentationssysteme der Welt. Denn die Leistung früherer GPS-Systeme kann die tatsächlichen Anforderungen der Cat-I-Anflugführung in der Zivilluftfahrt nicht vollständig erfüllen. Daher hat die Federal Aviation Administration (FAA) seit Ende 1990 den Bauplan für WAAS initiiert, um die für den Cat-i-Präzisionsanflug erforderliche Navigations- und Positionierungsleistung bereitzustellen. WAAS bietet Dienstleistungen für verschiedene Flugzeugtypen in allen Phasen des gesamten Flugprozesses von Abflug, Reise und Ankunft an. Dazu gehört auch die Bereitstellung einer vertikalen Führung für den Landevorgang unter normalen flugmeteorologischen Bedingungen an allen geeigneten Standorten innerhalb des nationalen Luftraumsystems der USA.


Das WAAS-System besteht aus 38 Referenzstationen, 2 Hauptkontrollstationen und 4 Boden-Uplink-Stationen, wie in der Abbildung unten dargestellt. Die beiden Hauptkontrollstationen befinden sich in der FAA und der Stanford University und sind für die GPS-Fehlerkorrekturinformationen und die Integritätsinformationsverarbeitung des Bewertungssystems verantwortlich.


Abbildung 2 Grundaufbau des WAAS-Systems


Das System empfängt die von allen Referenzstationen gesammelten GPS-Downlink-Daten in Echtzeit, schätzt die Umlaufbahn, den Uhrenfehler und den Ionosphärenfehler im Datenverarbeitungszentrum und injiziert diese Korrekturzahlen dann über die Injektionsstation in den geostationären Satelliten. Diese Satelliten verpacken die relevanten Differenzkorrekturzahlen entsprechend dem standardisierten Datenformat in Frames und senden sie an Bodennutzer. Benutzer verwenden ihr eigenes Navigations- und Positionierungsterminal, um auf der Grundlage des Empfangs der Differenzkorrekturzahlen eine präzise Differenzpositionierung zu realisieren und so ihre Positionierungsgenauigkeit zu verbessern. Am 10. Juli 2003 begann das WAAS-Signal offiziell mit der Versorgung des Zivilluftfahrtsystems und deckte 95 % des Territoriums der Vereinigten Staaten ab. Im Jahr 2008 startete die FAA die Anwendung des WAAS-Systems in Hubschraubern.


Im Dezember 2009 nutzte ein Flug der Seattle Horizon Airlines von Portland nach Seattle erstmals den LPV-Dienst von WAAS. Das Unternehmen wird mit der FAA zusammenarbeiten, um Langzeitdaten bereitzustellen, um den Nutzen des WAAS-Systems in der Zivilluftfahrt zu demonstrieren.


Das WAAS-System verbessert die Integrität des grundlegenden GPS-Signals und kann kleinere Fehlerinformationen schneller erkennen. WAAS verfügt über eine WAAS-Integritäts- und Leistungsgruppe unter dem gemeinsamen Vorsitz der FAA und der Stanford University, die die Forschung und Entwicklung von WAAS-Integritätsüberwachungsindikatoren leitet. Wenn das GPS-System aufgrund von Systemfehlern oder anderen Faktoren nicht verfügbar ist, sendet wass umgehend Informationen an den Benutzer. Darüber hinaus ist das WAAS-System nach den strengsten Sicherheitsnormen konzipiert, d. h. bei irreführenden und schädlichen Informationen, die zu Fehlern bei der GPS-Positionsschätzung führen können, kann der Benutzer die vom System ausgegebenen Sofortinformationen innerhalb von 6 Sekunden erhalten.


Das WAAS-System ist ein typischer Vertreter eines satellitengestützten Verbesserungssystems. Sein Kernverarbeitungsalgorithmus und -prozess sind die Kerntechnologie, die von anderen satellitengestützten Verbesserungssystemen häufig als Referenz verwendet wird. Im Allgemeinen umfassen seine Kernverarbeitungsalgorithmen hauptsächlich:


1) Algorithmusmodul zur Satellitenumlaufbahn- und Uhrenfehlerschätzung.


Es kombiniert ein präzises Satellitendynamikmodell und einen Quadratwurzel-Informationsfilter, um sehr genaue Satellitenumlaufbahn- und Uhrenfehler zu liefern. Es kann eine vollautomatische Beobachtungsdatenverarbeitung in Echtzeit zur Umlaufbahnbestimmung und Positionierungsberechnung realisieren.


2) Modul zur Schätzung der ionosphärischen Verzögerung des Navigationssignals.


Für die Schätzung der ionosphärischen Verzögerung in WAAS wird ein gitterionosphärischer Algorithmus verwendet. Das Grundprinzip basiert auf der Annahme einer ionosphärischen Monoschicht. Dabei wird das Klobuchar-Modell als Hintergrundfeld verwendet, alle tatsächlichen Beobachtungen in einem bestimmten Bereich um den festen Gitterpunkt auf die Gitterpunktposition projiziert und deren gewichteter Durchschnitt ermittelt. Zur Verarbeitung der Hardwareverzögerung wird die Quadratwurzel-Informationsfilterungstechnologie verwendet, um die Intersymbolabweichung zwischen der Station und dem Satelliten in Echtzeit abzuschätzen.



2 Europäischer geostationärer Satellitennavigations-Overlay-Dienst (EGNOS)  
 


Das European Geostationary Satellite Navigation Overlay Service System (EGNOS) ist ein satellitengestütztes Erweiterungssystem für die Satellitennavigation in Europa, das gemeinsam von der Europäischen Weltraumorganisation und der Europäischen Organisation für Flugnavigationssicherheit eingerichtet wurde. Ähnlich wie WAAS verwendet das System einige Schlüsseltechnologien als Referenz. Durch die Überwachung von GPS- und GLONASS-Systemen werden die Integrität und Genauigkeit der Benutzernavigation und -positionierung mithilfe von Differentialkorrekturzahlen und Integritätsinformationsdiensten verbessert.


EGNOS besteht aus drei geostationären Umlaufsatelliten (GEO), einem Bodenstationsnetzwerk und Benutzerausrüstung. Das Bodenstationsnetzwerk umfasst 34 Entfernungs- und Integritätsüberwachungsstationen (RIMS), 4 Hauptkontrollzentren (MCC) und 6 Bodennavigations-Informationsinjektionsstationen (NLEs). Das EGNOS-System empfängt gleichzeitig GPS- und GLONASS-Beobachtungsdaten über die Überwachungsstation (Felgenstation) am Boden. Die Beobachtungsdaten werden zur Verarbeitung an das Hauptkontrollzentrum gesendet, um großflächige Differentialkorrekturinformationen und Integritätsinformationen zu erhalten, die in den GEO-Satelliten eingespeist und an Benutzer gesendet werden. Der Benutzer kann die Integritätsalarminformationen berechnen, indem er diese Informationen und die von der Maschine empfangenen Daten für die Differenzpositionierung verwendet. Das grundlegende Funktionsprinzip und der Leistungsumfang des Systems sind wie folgt:


Abb. 3 Grundprinzip der Funktionsweise und Leistungsumfang des EGNOS-Systems


Das EGNOS-System hat die Kerndifferenzkorrekturmethode auf der Grundlage von WAAS verbessert und aktualisiert. Die ionosphärische Verzögerung seines Sendegitterpunkts wird durch das europäische Nequick-Modell geschätzt, das die Elektronendichte im ionosphärischen Bereich von 90 km bis zur F2-Schicht mithilfe der DGR-Profilformel beschreibt, um das ionosphärische Variationsgesetz über Europa, die Ionosphäre, genauer zu beschreiben Es wird die Korrekturnummer des für Europa geeigneten Navigationssignals angegeben.


Am 1. April 2009 wurde das Eigentum an EGNOS von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) auf die Europäische Kommission (EK) der Europäischen Union (EU) übertragen. Am 1. Oktober 2009 kündigte die EU an, dass EGNOS den normalen Dienst wieder aufnehmen werde. Im Gegensatz zu WAAS in den Vereinigten Staaten, das nur Flugnavigation anbietet, stellt EGNOS Navigationsinformationen für Flugzeuge, Schiffe, Fahrzeuge und andere Transportmittel in der Luftfahrt, Navigation und im Landverkehr bereit.


3 GPS-gestütztes erdnahes Orbit-Erweiterungssystem (Gagan) in Indien  
 


Das GPS-unterstützte Low Earth Orbit Augmentation System (Gagan) ist ein satellitengestütztes Augmentationssystem, das in Indien eingesetzt wird. Im Juli 2015 hat Indien den Gagan-Systemdienst offiziell freigegeben. Es ist geplant, präzise Navigationsdienste für den Golf von Bengalen, Südostasien, den Indischen Ozean, den Nahen Osten und Afrika bereitzustellen. Es wird berichtet, dass das System nach 15 Jahren 7.74 Milliarden indische Rupien (ca. 123 Millionen US-Dollar) kostet. Es wird gemeinsam von der Indian Space Research Organization (ISRO) und der Indian Aviation Administration (AAI) entwickelt. Es übernimmt die von Raytheon in den USA entwickelte SBAS-Technologie und wird Dienste für SAARC-Mitgliedstaaten (SAARC) bereitstellen.


Die Infrastruktur des indischen Gagan-Systems umfasst das Bodensegment, das aus 15 Referenzstationen besteht (die Verteilung der Stationen ist in der Abbildung unten dargestellt), 3 Uplink-Injektionsstationen und 1 Missionskontrollzentrum sowie 2 Weltraumsegmente von Satelliten im geostationären Orbit (GEO), die GPS tragen Erweiterte Signalübertragungsnutzlast sowie relevante Software und Kommunikationsverbindungen, die verbesserte C-Band- und L-Band-Navigationssignale übertragen können, Verbesserung von Satellitennavigationssystemen wie GPS. Das System wird mehr als 50 Flughäfen in Indien bedienen.



Abbildung 4 Verteilung der Gagan-Bodenstationen


Derzeit wird Gagans verbessertes Signal über die erweiterte Nutzlast der Geosatelliten GSAT-8 und GSAT-10 ausgestrahlt und deckt das gesamte Fluginformationsgebiet Indiens und darüber hinaus ab. Darüber hinaus wird der kommende Satellit GSAT-15 auch Gagan-Nutzlast als Backup des Weltraumtransponders des Systems tragen. Der Satellit wird in der geostationären Umlaufbahn auf 93.5 Grad östlicher Länge fixiert, wobei zwei Kanäle für die Ortungs-, Navigations- und Zeitmessungsdienste des indischen Gagan-Systems bestimmt sind.


4 Quasi-Zenit-Satellitensystem (QZSS)  
 


QZSS ist ein von Japan unabhängig entwickeltes regionales Navigationssystem. Ursprünglich hoffte Japan, durch die Entwicklung dieses Systems die Qualität des japanischen Satellitennavigationsdienstes zu verbessern und sich schrittweise an das bergige Gelände Japans, schwerwiegende Signalüberdeckungen und andere Probleme anzupassen. Daher ist QZSS nicht nur ein satellitengestütztes Verbesserungssystem, sondern umfasst auch einige autonome Navigationsfunktionen, das heißt, es kann Japan auch im Falle einer Signalunterbrechung des GPS-Systems weiterhin mit grundlegenden Satellitennavigationsfunktionen versorgen. Daher hat sich die Anzahl der im System verwendeten Satelliten von anfänglich 3 auf 4 und schließlich auf 7 erhöht. Die Konstellationskonfiguration hat sich schrittweise von 3 geneigten geosynchronen Satellitenorbit-Satelliten (IGSO) zu 3 IGSO-Satelliten, 1 GEO-Satellit usw. entwickelt schließlich 5 IGSO-Satelliten und 2 Geo-Satelliten.


Seit 2017 hat Japan den Bauprozess des Systems schrittweise beschleunigt und den grundlegenden Test im Orbit im März 2018 abgeschlossen.


Das QZSS-System besteht aus einem Raumsegment, einem Bodenkontrollsegment und einem Benutzersegment. Das Weltraumsegment besteht aus 2 Geosatelliten und 5 IGSO-Satelliten. IGSO verfügt über eine einzigartige Bodenspur in Form einer Acht über Japan, die auch die Quelle des Namens dieses Systems ist.


Abbildung 5 Bodenspur des IGSO-Satelliten


Die Bodenkontroll-, Verfolgungs- und Überwachungsstationen des QZSS-Systems befinden sich hauptsächlich in Japan, Bangalore, Bangkok, Canberra, Hawaii, Guam und anderen Orten im gesamten Versorgungsgebiet.


Das QZSS-System sendet GPS-gestützte und autonome Navigationssignale und bietet Kurznachrichtendienste im L1- und S-Band. Der Geo-Orbit-Satellit verfügt über die Fähigkeit des L1SB-Navigationstechnologie-Verifizierungssignals und des S-Band-Kurznachrichtendienstes. Bisher hat das QZSS-System 6 Servicesignale übertragen: L1 C/A, L1C, L2C, L5, L1 Saif und Lex.


Es sei darauf hingewiesen, dass QZSS zusätzlich zum Dienst zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit auf Meterebene auch L-Band-Experimentalsignale, nämlich das Lex-Signal, mit der Frequenz 1278.75 MHz ausstrahlt. Die Signalrate erreicht 2000 Bit/s, während die Informationsrate des GPS-Signals 50 Bit/s und die Informationsrate des L1-Saif-Signals 250 Bit/s beträgt. Das Lex-Signal kann mehr Fehlerkorrekturinformationen bereitstellen, wodurch die Positionierungsgenauigkeit des Benutzers den Zentimeterbereich erreicht. Es kann in den Bereichen fahrerlose Systeme, Vermessung und Kartierung, Präzisionslandwirtschaft und anderen Branchen eingesetzt werden. Gleichzeitig fällt der Lex-Signalfrequenzpunkt mit dem E6-Frequenzpunkt des europäischen Galileo-Systems zusammen, dh QZSS kann das Galileo-System auch ergänzen, wenn das Galileo-System offiziell Dienste bereitstellt.


Darüber hinaus stellt das L1-Saif-Signal auch GPS- und andere Satellitenzustandsinformationen bereit und benachrichtigt den Benutzer rechtzeitig, den abnormalen Satelliten nicht zu verwenden, nachdem der GPS-Satellit abnormal ist, um falsche Positionierungsergebnisse zu vermeiden


04Hilfs-GNSS-System (a-gnss)


Auxiliary GNSS (a-gnss oder A-GPS) bezieht sich auf den Prozess der Nutzung eines mobilen Kommunikationsnetzwerks, um Benutzern die notwendigen Zusatzinformationen bereitzustellen, damit Benutzer GNSS-Signale in rauen Umgebungen wie hoher Dynamik und niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis korrekt empfangen können. Die Zusatzinformationen umfassen im Allgemeinen den Almanach, die Ephemeride, den Frequenzbereich, die Standardzeit und die ungefähre Position des Navigationssatelliten. Durch die Bereitstellung von Zusatzinformationen ermöglicht a-gnss dem vom Benutzer verwendeten GNSS-Empfänger, den ungefähren Bereich der zu erfassenden Signalanzahl, Phase und Doppler-Frequenzverschiebung grob zu verstehen, bevor das Signal erfasst wird, um so das Suchfrequenzband des Empfängers zu komprimieren und zu reduzieren Rauschbandbreite, erhöhen die Akkumulationszeit der Signalenergie, erhöhen die Empfindlichkeit des Benutzerempfängers und verkürzen die erste Positionierungszeit des Benutzers.


Die A-GNSS-Technologie ist sehr effektiv für städtische Umgebungen, in denen das Satellitennavigationssignal stark blockiert ist. In der städtischen Umgebung gibt es viele hohe Gebäude, das vom Empfänger empfangene Signal hat einen schwerwiegenden Mehrwegeeffekt und die Signalqualität kann nicht garantiert werden. A-GNSS soll dem GNSS-Empfänger vor dem Empfang den zu empfangenden Frequenzbereich mitteilen, indem es Almanach, Ephemeride, Frequenzbereich, Standardzeit, ungefähre Position und andere Hilfsinformationen des Navigationssatelliten bereitstellt und dann bei der Berechnung der Daten hilft. und geben Sie dann den Standort des Satelliten an, der zur Berechnung der Position des GNSS-Benutzers verwendet wird. Dadurch kann die anfängliche Positionierungszeit verkürzt und die Empfindlichkeit des Empfängers verbessert werden. Reduzieren Sie den Energieverlust des Empfängers, beschleunigen Sie die Positionsberechnung und verbessern Sie die Positionierungsgenauigkeit und -positionierung Leistung.


A-GNS muss auf ein leistungsstarkes Kommunikationsnetzwerk angewiesen sein. In den letzten Jahren wurde a-gnss mit der Entwicklung moderner mobiler Kommunikationsnetzwerktechnologie intensiv mit 4G, 5g und dem modernen Internet der Dinge kombiniert und so mehr Anwendungsraum geschaffen. Das Grundprinzip von a-gnss auf Basis von 5g besteht darin, die 5g-Mobilkommunikationstechnologie tief in das a-gnss-System zu integrieren, sodass ihre Positionierungs- und Kommunikationsfunktionen voneinander lernen können, um die erforderlichen Standortinformationen effizienter zu erhalten.


Zunächst sendet das A-GNSS-Empfängerterminal des Benutzers eine Positionsanforderung an den Satellitenserver, fragt mithilfe des 5G-basierten C-RAN-Netzwerks schnell die verfügbaren Satelliteninformationen ab und überträgt schnell Almanach, Ephemeride, Frequenzbereich, Standardzeit und ungefähre Position und andere Hilfsinformationen an den Empfänger über das 5g-Netzwerk. Der Empfänger berechnet dann das Positionsergebnis anhand der Hilfsdaten und des erfassten Satellitensignals. Der von der Ortungsgesellschaft Qianxun bereitgestellte Qianxun Lijian-Dienst kann a-GNSS-Dienste mit vollständiger Abdeckung für GPS-, GLONASS- und Beidou-Systeme bereitstellen und GNSS-Navigations- und Positionierungschips unterstützen, die dem „International Standard Positioning Protocol Framework for Mobile Communication Networks“ (SUPL-Protokoll) entsprechen. . Man kann sagen, dass a-gnss einer der wichtigen Wachstumspunkte der Kombination von Satellitennavigationstechnologie und moderner Informationsnetzwerktechnologie ist.


05Zusammenfassung


Mit der rasanten Entwicklung der Satellitennavigation hat sich die Satellitennavigation in den letzten Jahren nicht nur mit den grundlegendsten Navigations-, Ortungs- und Zeitdiensten zufrieden gegeben, sondern ist nach und nach in verschiedene professionelle Branchen und Bereiche vorgedrungen und hat nach und nach viele Arten neuer Hochleistungsanwendungen hervorgebracht Technologien. Aus heutiger Sicht konzentrieren sich diese neuen Anwendungstechnologien hauptsächlich auf das Niveau der hochpräzisen und zuverlässigen Positionierung. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der modernen Informationstechnologie und der zunehmenden Nachfrage nach Raum-Zeit-Informationsinfrastruktur in verschiedenen Wirtschafts- und Gesellschaftszweigen wird die Satellitennavigationstechnologie die Kollision mit verschiedenen Kategorien der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung beschleunigen und mehr neue Anwendungen schaffen.

Dieser Artikel ist reproduziert aus „ Satellit und Netzwerk“, unterstützen den Schutz geistiger Eigentumsrechte. Bitte geben Sie für den Nachdruck die Originalquelle und den Autor an. Wenn ein Verstoß vorliegt, kontaktieren Sie uns bitte, um die Löschung vorzunehmen.

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