



1.9 多系统融合成为发展大趋势 |
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2004 年底美国和欧洲宣布在 GNSS 上开展合作,首先达成共识的就是 GPS 与Galileo的兼容与互操作,已经就L1频点的互操作达成协议,现在还在谈判L5频点上的兼容与互操作。美国和欧洲的GNSS兼容与互操作工作组,一直在开展紧密合作,在2007年决定的联合采用和提供公共民用信号的改进版本,在L1频点上,使得GPS的L1C和Galileo的E1公开服务实现最佳化,利用MBOC信号结构,确保将来的GNSS接收机接收GPS/Galileo信号时,能够在具有挑战性的环境条件下实现高精度。
美国还与俄罗斯进行兼容与互操作的合作谈判。为此,俄罗斯决定采取重大行动,原先俄罗斯一直采用时分多址(TDMA)信号体制,为了适合互操作的需要,俄罗斯不得不宣布增加采用CDMA信号方式。而且,在2010年实现首发的新一代GLONASS-K卫星上,能够在L1、L2、L3和L5四个频点上,发送8个CDMA信号。其中L1(1575.42MHz)频点上的信号结构为BOC(2,2),L5(1176.45MHz)频点上为BOC(4,4),从而确立与其他GNSS系统的互操作态势。
2010年美国总统奥巴马,在新的空间政策中明确提出,促进GNSS的兼容互操作,并且提出应用外国的GNSS系统,以增强美国使用卫星导航的弹性。
2010年7月30日,美国政府和欧盟及其成员国发布联合声明,声称在美欧2004年关于促进、提供和应用Galileo和GPS 星基导航系统及其应用的协议保护下,初始阶段咨询结论表明,组合的GPS 和Galileo 接收机性能确认了用户的互操作性和对于性能的增强。在这个协议框架下的磋商,讨论关于利用全球导航卫星系统(GNSS)的双边合作。
工作组计划加强下一代的GPS和Galileo的合作,利用欧洲的EGNOS和美国的WAAS,完成GPS星基增强系统接收机全球的组合性能的评估,以支持生命安全应用。结果证实,在两个半球航空服务的广大区域改进了GPS卫星的可用性,也明显改进了可靠性。
工作组也完成了集成计划中的互操作 GPSⅢ和 Galileo 公开民用服务的接收机的评估。这种研究利用四种研究情景,对于三种类型的接收机,即 GPS、Galileo、和GPS/Galileo组合性能进行了比较。
GPS和Galileo服务的组合提供了有明显价值的性能改进,特别是在有阻碍的环境条件下,如存在建筑物、树木森林或者大部分天空受到遮挡的地方,双频接收机在大部分环境中均得到了额外的改进。这一研究表明,将来的GPS、Galileo和其他GNSS接收机的宽带信号有望都能够获得好处。
这些咨询的结果,以两篇文章加以发布,它们是《利用WAAS和EGNOS的星基增强系统(SBAS)接收机的组合性能》、《公发信号的GPS/Galileo接收机的组合性能》。
美国和欧盟将启动新一阶段的合作,集中改进生命安全服务,通过星基增强系统的进化,最终利用GPS 和Galileo公开信号,结合先进的接收机技术,实现完好性监测。这些活动可能导致将来卫星的新能力,能够用最好的方法来达到完整的完好性。
这些活动证明,美国和欧盟从2004年来开展的紧密合作,确保了GPS和Galileo在用户级别上的兼容和互操作,并且通过联合的卓越努力,力图改进公众对于民用GPS和Galileo互补特性的理解,有计划地实现兼容和互操作会有利于全球的终端用户。
美国和欧盟是国际GNSS委员会成员,积极倡导兼容和民用互操作,不仅仅是在GPS 和 Galileo 之间,而且还与其他的全球导航卫星系统,以促进全球经济的增长和国际合作的加强。双方表示强烈支持继续的紧密合作,以期明显改进与 GNSS导航定位和授时服务相关的服务。为了给全球的用户提供更加精准的定位、导航和授时服务,美国和欧盟将继续一起开展GPS-Galileo兼容与互操作领域的合作。
1.概述
卫星导航与移动通信的关系,可以分为三个层次:一是结合型,卫星导航作为传感器获得的定位信息,可以通过通信系统这样的传输手段,传送给相关的对象,实现应用与服务,使得卫星导航如虎添翼,获得更加有效应用,产生更大和更多的效益;二是辅助型,卫星导航利用无线电通信网络,实现所谓的A-GPS/GNSS功能,通过通信网络提供的附加的时间、位置以及其他信息,协助导航接收机实现快速定位,尤其是在位置服务中发挥特别有效的作用;三是融合型,将无线电通信系统也作为定位手段,通过基站定位(CellⅠD)、到达角、到达时间、到达时间差,以及WiFi、蓝牙iBeacon、RF-ID、无线电指纹图等方法,实现与卫星导航的融合,或者室内外定位融合,实际上是卫星导航的补充、后备、增强,或者是替换,真正实现无处不在、无时不在、无所不在的所谓泛在定位导航授时。由此可见,导航与通信是个互相渗透和融合的发展过程。
2.导航有通信配合才能如虎添翼
卫星导航从基本原理上说,只是一种传感器类型,但是它是个大品种,因为它提供的是时间空间信息,而且可以实时动态地提供。一旦与无线电通信和传输通道连接起来,其作用就成十倍地扩大,走向各行各业,走向四面八方,将空间的点、线、面、体有机地连在一起,又通过时间序列将所有的人事物及其动态变化,形成波澜壮阔的历史性画卷,构成智能信息应用与服务的人类史诗。
卫星导航接收机与无线电通信机的结合是自然发生的,这种融合产生的意义是非常深远的。实际上,这是移动计算机(PDA)、蜂窝电话和GNSS接收机的系统集成和完美整合。美国的E911和欧洲的E112明确提出了要求,凡无线报警者,必须同时带有所在位置信息。而且还颁布了相关规定与标准。这无疑大大促进了卫星导航与蜂窝通信的融合。由于GNSS接收机芯片集成度不断地大幅度提高,使得卫星导航终端越做越小、功耗越做越低,为导航与通信两者融合奠定了技术与物质基础。网络协助的A-GNSS技术与产品又完美地综合了双方的优势,现在国际上许多移动通信公司,如美国的高通公司(Qualcomm)和中国台湾的联发科(MTK)公司,均将GNSS功能集成到其产品中,卫星导航定位功能业已成为智能移动手机的标准化配置。
3.通信有导航支持才可以实现位置服务
无线电通信发展中,由于安全和救援的需要,美国联邦通信委员会在1996年鉴于911安全救援服务的增强的需要,提出了E911,实质上就是位置服务概念的问世,确定所有移动电话必须具备位置报告功能。这是通信领域对于导航定位提出的迫切需要解决的问题,并且形成强制性标准配置的法令。现在多个国家和地区均推进这样的强制性行动,如欧洲的E114、日本和韩国的E112等。在这些举措的发展基础上,在互联网和社会网络上,正在逐步形成,并将发展成为一个巨无霸的位置服务产业,这一天的到来已经为期不远了。
事实上,要实现真正意义上的泛在定位,除了无线电方法这样的他助技术系统,还应该融合能够在一定条件下的自主技术系统,它们涉及声光电磁和机械等多种手段,如蝙蝠(声)标签、激光器、陀螺仪、里程计、测速仪、加速度计、磁强计、电子罗盘、光度计、高度表、气压计、重力仪、照相机、摄像机等,至少有数十种测距、测速、测向、定时、定位、定姿等工具手段,可选择的余地非常大,能够进行优化选择。