清華電子系成功接收伽利略在軌衛(wèi)星信號并實現(xiàn)三維定位
清華新聞網(wǎng)5月11日電 5月5日凌晨，清華大學(xué)電子工程系衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究室在北京利用自行研制的全頻段多系統(tǒng)實時GNSS（Global Navigation Satellite System）軟件接收機成功接收到了歐洲伽利略（Galileo）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的4顆在軌衛(wèi)星信號，并利用這4顆衛(wèi)星實現(xiàn)了三維（經(jīng)度、緯度和海拔高度）定位。同時，該試驗還針對已經(jīng)實現(xiàn)互操作的Galileo、GPS和QZSS三個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行了聯(lián)合接收，獲得了多系統(tǒng)互操作信號的聯(lián)合定位結(jié)果。
隨著第二批兩顆Galileo衛(wèi)星于2012年10月成功發(fā)射，太空中已有4顆Galileo在軌工作衛(wèi)星，構(gòu)成了可以實現(xiàn)經(jīng)度、緯度和海拔高度三維定位的最小星座。但由于衛(wèi)星數(shù)量還很少，在地面上每天只有2~3個小時的時間可同時接收全部4顆Galileo衛(wèi)星的導(dǎo)航信號。此前，歐空局在今年3月12日宣布，該機構(gòu)利用目前在軌的4顆Galileo衛(wèi)星在荷蘭的試驗室成功進行了三維定位試驗，并獲得了10米左右的定位精度。但到目前為止，尚未在我國境內(nèi)得到驗證。
清華大學(xué)電子系的這次試驗在國內(nèi)首次成功利用Galileo衛(wèi)星實現(xiàn)獨立定位，使用全頻段多系統(tǒng)實時GNSS軟件接收機對過頂?shù)腉alileo及GPS、QZSS衛(wèi)星進行觀測處理。在對Galileo衛(wèi)星信號的單獨接收試驗中，接收機成功接收到4顆Galileo在軌衛(wèi)星的E1信號，定位精度達到10米左右。
圖為接收機顯示的Galileo星空圖。
試驗中使用GNSS軟件接收機開展對美國GPS衛(wèi)星、歐洲Galileo衛(wèi)星和日本QZSS衛(wèi)星信號進行聯(lián)合定位獲得成功，同時跟蹤了GPS、Galileo和QZSS三個系統(tǒng)共13顆衛(wèi)星的L1/E1頻點信號，三系統(tǒng)聯(lián)合定位的精度比Galileo獨立定位的精度有明顯的改善，初步證實了多個互操作導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位可以為用戶提供更好的服務(wù)性能，多系統(tǒng)互操作接收機的開發(fā)具有重要的應(yīng)用價值。
圖為接收機顯示的Galileo、GPS和QZSS星空圖（其中綠色為GPS衛(wèi)星，黃色為Galileo衛(wèi)星，紅色為QZSS衛(wèi)星）。
由陸明泉教授領(lǐng)導(dǎo)的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究室從2001年開始從事衛(wèi)星導(dǎo)航方面科研工作，并積極參與我國北斗系統(tǒng)的建設(shè)，在衛(wèi)星導(dǎo)航的信號設(shè)計與處理、系統(tǒng)仿真與性能評估以及接收機研制與芯片開發(fā)等方面都取得了豐碩的成果。這次試驗所使用的全頻段多系統(tǒng)GNSS接收機是該室在國家863計劃和二代導(dǎo)航重大專項的支持下取得的最新成果，具有全頻段覆蓋、可同時接收處理四大導(dǎo)航系統(tǒng)和部分區(qū)域系統(tǒng)所有頻點公開服務(wù)信號的能力，全部信號處理算法均由軟件來實現(xiàn)，并可以通過修改或者升級軟件來接收新的導(dǎo)航信號，具有實時和非實時兩種工作模式，可用于GNSS信號質(zhì)量監(jiān)測與性能評估、接收機算法研究與原型開發(fā)、信號模擬器測試與標(biāo)校等。類似的成果在國內(nèi)外還未見報道。
圖為全頻段多系統(tǒng)實時GNSS軟件接收機。
該室將利用現(xiàn)有的全頻段多系統(tǒng)GNSS接收機持續(xù)開展國內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航信號的觀測試驗，通過分析GNSS信號的質(zhì)量、評估GNSS系統(tǒng)的性能，為我國下一代北斗系統(tǒng)的信號設(shè)計提供有重要參考價值的實驗數(shù)據(jù)。同時，未來將可利用這個試驗平臺進一步開展多系統(tǒng)互操作接收機的關(guān)鍵技術(shù)研究，為開發(fā)下一代低成本、高性能的互操作用戶終端奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，促進我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
供稿：電子系 編輯：欣研
