中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會

曹沖:《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告(2018)》亮點(diǎn)何在?
斗室智庫
2018/10/10 10:42
日前,歐洲GNSS局(GSA)發(fā)布第二期《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》,究竟其主要的亮點(diǎn)是什么?繼2016年GSA發(fā)布第一期《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》,時(shí)隔兩年,又一次發(fā)布類似的報(bào)告,給出的信息表明,GSA將這種報(bào)告的發(fā)布作為定期的常態(tài)性工作,形成慣例。因?yàn)檫@樣做具有足夠的影響力。正如GSA市場報(bào)告那樣,從2010年開始,直至到2017年,《GNSS 市場報(bào)告》已經(jīng)發(fā)布至第五期。差不多形成兩年發(fā)布周期的一項(xiàng)正式產(chǎn)品。《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》也可能是這樣的發(fā)布節(jié)奏,兩者相互交替,成為GNSS行業(yè)中一道靚麗的風(fēng)景線。
今年的《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》,繼續(xù)了2016年報(bào)告的風(fēng)格,但是內(nèi)容更為聚焦,意涵更為深廣,影響更為久遠(yuǎn),有某種導(dǎo)航定位的綜合信息溯源的味道,也有顯然的重大發(fā)展動向與趨勢潮流的韻律,更有專業(yè)熱點(diǎn)與焦點(diǎn)集合在自動化領(lǐng)域的張力,蠻有一點(diǎn)點(diǎn)美不勝收的感覺。2018年的《GNSS用戶技術(shù)報(bào)告》,向人們展示了GNSS總趨勢的八大亮點(diǎn),它們是:
1. GNSS系統(tǒng)之系統(tǒng)概念變成現(xiàn)實(shí)。2020年北斗和伽利略系統(tǒng)兩個(gè)新的全球系統(tǒng),和日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)和印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(NavIC),行將具備全面運(yùn)作能力。同時(shí),GPS和GLONASS的現(xiàn)代化進(jìn)程也在不斷前進(jìn)中。因此,在短短幾年內(nèi)將有多個(gè)全球和區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)開展全面服務(wù),并有超過100顆衛(wèi)星,包括通過使用多個(gè)頻率提供PNT信息創(chuàng)新服務(wù)。而且,諸如WAAS、EGNOS之類的公共增強(qiáng)系統(tǒng)也正在發(fā)展成為多星座和多頻率;
2. 多星座多頻率工作已經(jīng)從系統(tǒng)變成為實(shí)際應(yīng)用與服務(wù),多系統(tǒng)標(biāo)配化體現(xiàn)在接收機(jī)中。絕大多數(shù)的當(dāng)前接收機(jī)都是多星座的, 而提供多星座支持的最流行的方法是涵蓋所有可用星座的衛(wèi)星,采用GNSS兼容互操作技術(shù)是最佳途徑?,F(xiàn)在只有約30% 的接收機(jī)僅使用 GPS單系統(tǒng);在這個(gè)問題中發(fā)現(xiàn)的最重要的新趨勢是多頻率的快速采用,包括消費(fèi)類設(shè)備,正如市場上推出的雙頻智能手機(jī)所證明的那樣。 2018年5月,這些新設(shè)備的第二個(gè)選擇頻率是E5a / L5,已被全球星座采用;
3. 除了核心上游基礎(chǔ)設(shè)施(GNSS,RNSS,SBAS)的成熟和演變發(fā)展,以及提供所提到的可能性之外,人們還觀察到系統(tǒng)提供商本身或私營企業(yè)提供的新增值服務(wù)的增長。對于高精度服務(wù)尤其如此,直到最近,這些服務(wù)主要針對測量、測繪、工程機(jī)械或精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,但現(xiàn)在正在向大眾市場傳播,不僅適用于無人駕駛汽車,還包括各種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。新的服務(wù)提供商出現(xiàn),新的聯(lián)盟出現(xiàn),并提出了新的分銷方法,包括通過移動電話網(wǎng)絡(luò),以服務(wù)于新興的“所有”市場的高精度。免費(fèi)的伽利略高精度服務(wù)(HAS)和QZSS厘米級精度服務(wù)(CLAS),就是這種趨勢的兩個(gè)典型例子;
4.除了高精度的發(fā)展趨勢之外,人們越來越意識到需要確保PNT解決方案的安全性和保全性。這種趨勢在自動化控制環(huán)路的驅(qū)動器中尤為重要,例如在自動船舶,或無人駕駛汽車或無人機(jī)中。 Galileo身份驗(yàn)證服務(wù),即導(dǎo)航電文身份驗(yàn)證(NMA)和信號身份驗(yàn)證服務(wù)(SAS),是對此安全性的重要貢獻(xiàn)。目前至少有一家領(lǐng)先的私營GNSS增值服務(wù)提供商已經(jīng)開始通過“實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和導(dǎo)航電文認(rèn)證”營銷“可信(確保)定位”,確認(rèn)高精度不是最終結(jié)果,而是“可信和有彈性”的高精度保持是其最終目標(biāo);
5. 多種核心和增強(qiáng)服務(wù)的蓬勃發(fā)展,意味著接收機(jī)制造商、系統(tǒng)集成商和應(yīng)用服務(wù)開發(fā)商的可以選擇的選項(xiàng)比以往任何時(shí)候都要多樣化。在大眾市場領(lǐng)域, 我們看到了在 "入門級" IoT產(chǎn)品中優(yōu)化的芯片組之間的鴻溝, 其中每次定位的能耗降低是主要驅(qū)動因素, 而 "高端" 產(chǎn)品中則定位性能更重要。前者通常強(qiáng)調(diào)單(或雙)星座、單頻、窄帶,所有的措施有助于滿足低功耗需求要素。后者已廣泛采用多個(gè)星座(四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)), 更寬闊的頻段處理, 多達(dá)百余個(gè)通道, 以及最先進(jìn)的版本現(xiàn)在就能提供雙頻能力, 這將導(dǎo)致更高的精度;使用的頻率范圍,從支持所有應(yīng)用領(lǐng)域的單一的L1/E1 ,到支持專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的四個(gè)頻率。顯示最大的增長是雙頻解決方案: L1/E1 和 L5/E5, 但傳統(tǒng)的 L1/E1 和 L2 仍在使用中;
6. 所有解決方案提供商都強(qiáng)調(diào)了確保 PNT 解決方案的安全和保全的必要性, 特別是在脫離人類控制的環(huán)路系統(tǒng)中, 例如在自主船只、無人駕駛汽車或無人機(jī)中。交通運(yùn)輸和關(guān)鍵安全領(lǐng)域,傳統(tǒng)上受到規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的束縛,因此減慢了新技術(shù)的采用,這種情況現(xiàn)在已經(jīng)開始發(fā)生重大變化的趨勢表明,新興的無人駕駛汽車,專業(yè)或“專業(yè)消費(fèi)者”無人機(jī)的出現(xiàn),以及自主船舶開發(fā),現(xiàn)在正在以非??斓乃俣乳_放這些尚未受到行業(yè)監(jiān)管的應(yīng)用領(lǐng)域。多個(gè)星座、多頻率、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)混合和多傳感器融合,都用于促進(jìn)所需的“確保的”和安全的定位解決方案。雖然目前的解決方案表明,對于自動化應(yīng)用的高精度基本上是可以實(shí)現(xiàn)的,但是真正的實(shí)際工作仍然需要解決高水平的完好性、連續(xù)性和安全性,這些對于保證生命安全應(yīng)用都是必不可少的;
7. 在專業(yè)領(lǐng)域,利用三頻或四頻接收機(jī),使用所有的GNSS星座和信號,以及實(shí)時(shí)動態(tài)(RTK),和網(wǎng)絡(luò)RTK(NRTK)與更高的實(shí)時(shí)PPP增強(qiáng)服務(wù),達(dá)到高精度。接收機(jī)甚至有幾百個(gè)通道,并已開始開始配置檢測某些非預(yù)期的(干擾、欺騙或多徑)信號。顯而易見,由私營企業(yè)和公共系統(tǒng)運(yùn)營商提出的PPP / RTK服務(wù)的興趣與日俱增, 這導(dǎo)致了新的PPP / RTK概念, 旨在解決高精度以外的廣大客戶群,也就是向大眾化市場進(jìn)軍。強(qiáng)大的移動計(jì)算機(jī)、平板電腦,甚至于智能手機(jī),以及開發(fā)面向大眾市場的價(jià)格低廉的雙頻率的芯片組,這些措施合并應(yīng)用使得人們在諸如此類設(shè)備上,運(yùn)行高精度PVT解決方案成為可行。同時(shí)借助于特定的應(yīng)用軟件,所形成的組合開發(fā),使測繪、GIS數(shù)據(jù)采集和潛在的在消費(fèi)電子設(shè)備上的測量應(yīng)用均將變成可能的現(xiàn)實(shí),在Android設(shè)備上獲得GNSS原始測量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步支持了這一趨勢;
8. 所觀察到的許多技術(shù)進(jìn)步,正在或者將要被GNSS導(dǎo)出的位置和時(shí)間所驅(qū)動,不僅僅是用于信息目的,也用于監(jiān)測,和日益增加的控制任務(wù),這正是在機(jī)器人,或者各種無人系統(tǒng)載體的導(dǎo)航中的難題。總而言之,這個(gè)專門問題就是自動化,在部分或完全自動化的任務(wù)和功能中,GNSS發(fā)揮著日益顯著的作用。尤其是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn),隨著無人駕駛汽車、自動船舶和自主無人機(jī)應(yīng)用與服務(wù)中,人們不難看到,基于GNSS的自動化應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了交通運(yùn)輸范疇。