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GPS/GLONASS组合定位技术
来源: 作者: 发布时间:2007-05-21  
    所谓GPS/GLONASS组合技术,就是用一台接收机同时接收和测量GPS和GLONASS两种卫星信号, 以便在世界上任何地方、任何时间精确测出三维位置、三维速度、时间和姿态参数。其应用范围包括:高精度差分导航,自主精确导航、时间和频率基准、海上台站管理以及精密测量等等。

  GPS/GLONASS组合接收机是将GPS和GLONASS的各种能力组合在一个单元内,为用户提供仅用GPS 接收机或仅用GLONASS接收机无法获得的性能。

  由于GPS和GLONASS这两种星基导航系统在系统构置、导航定位机理、工作频段、调制方式、 信号和星历数据结构等方面是基本相同和相近的,都以发射扩频测距码、测量卫星与用户之间 的伪距来完成导航定位,所以就存在利用一部用户设备同时接收这两种卫星信号的可能性。在 两个系统各自单独工作时,可能存在难于覆盖的空白带,且会受制于人。但是,如果能将两个 系统组合使用,由于可用卫星数目增多,不仅能填补单一系统存在的覆盖空白问题,而且可使 系统精度显著提高。尤其对军用用户,有利于解除后顾之忧。因此,GPS/GLONASS组合技术已 经成为近几年研究的重点。 该组合接收机具有以下几个优点:   

  1. 提高了系统完善性。在实际的导航系统中,完善性是一个很重要的指标。当一颗已经失效 (不论是暂时或是长期)的卫星依然在广播导航电文时,地面用户很可能由错误的电文导致错误 的导航定位,这会产生严重的后果。但在组合使用两个系统时,由于可观测卫星数目增倍,能够 很可靠地发现失效的卫星,避免出现损失。   

  2. 提高了系统可靠性。卫星系统仅仅可用是不够的,还应该有足够的可靠性。国际民航组织 (ICAO)对民用航空导航系统的可靠性有严格的要求,规定其失效概率应当小于1×10-8。这对 于两个系统中的任何一个都是过于苛刻的要求,但对组合系统来说,由于一般可以同时观测到 10颗以上卫星,只要其中有4-5颗正常工作就可以获得有效的导航解,满足ICAO的要求。    

  3. 提高了系统精度。组合导航可以在两个系统中选择最小几何精度因子(PDOP)值的一组 卫星,且GLONASS卫星又无选择可用性(SA)的影响,所以可为用户提供更高的导航精度。   

  4. 提高了导航连续性。试验结果表明,仅观测GPS星座的4颗卫星难以实现连续的精确导航, 特别是在高动态应用场合,运动载体和GPS卫星之间存在较大的加速度径向分量,易于导致接收 机跟踪环路的失锁,难于获得稳定的实时定位和姿态测量精度。采用GPS/GLONASS组合接收机以 后,既可在一天的任何时间接收4颗以上的卫星信号,又可选择径向加速度较小的卫星构成定位 星座,确保导航的连续性。  

  一般来讲,GPS/GLONASS组合接收机在锁定4颗同类卫星时,可确定三维位置和速度,速度精 度为1cm/s。典型组合接收机有12个跟踪GPS卫星的并行口和12个跟踪GLONASS卫星的并行口,容 量很大,因此总能利用最佳可用星座以提供最精确的位置。如果一个卫星系统或某颗卫星被关 闭或发生故障,或卫星变得不健康,这种组合接收机将自动使用运行正常的卫星。 


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