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伽利略系统高精度服务令人刮目相看

添加时间:2020-08-20 来源:斗室智库 作者:曹冲
  伽利略系统在卫星导航服务领域一直有所创新,特别是在高精度服务(HAS)方面,推进系统直接提供高精度PPP校正服务,推进高精度大众化服务,这是具有开拓性意义的。最近,伽利略系统的HAS功能的测试结果披露,其性能超出预期,令人叹为观止,刮目相看。
  《GNSS内参》最近报道了伽利略系统高精度服务的测试成果。伽利略系统,用E6B信号所带的高精度电文页面,推进伽利略高精度服务(HAS),也就是提供精密单点定位(PPP)校正数据,以实现优于20 cm的定位精度。这种精度水平以及将免费提供的事实,可能会在从农业到智能交通系统(ITS)的多个市场领域中得到广泛应用。鉴于其广泛的应用范围,伽利略HAS电文将有可能在许多不同的传播条件下被接收,在这些条件下,树木或建筑物等障碍物可能会影响校正数据的接收。因此,有效的数据传播方案对于减少数据接收时间,并提供足够的冗余以应对信号阻塞和卫星低可用性至关重要。在这方面,最近提出了一种基于高奇偶的垂直Reed-Solomon码的编码和分发方案。该文提供了针对Galileo E6-B信号分量的此方案的实验评估,重点是数据检索时间(TTRD),即检索完整的HAS电文所需的时间。分析表明,在充满挑战的条件下,车辆动态性高且障碍物导致电文信息的不完整,可以在30秒内接收到几千位的Galileo E6-B PPP校正数据,其概率超过90%。这是一个非常振奋人心的好消息。
  这次测试使用的多频天线是Trimble的Zephyr 3天线。实验中使用的支持Galileo E6-B多星座功能的接收机是Septentrio的AsteRx4。
  实验过程中观察了不同的可用性条件。在JRC校园内进行的测试最具挑战性,许多卫星的数量从最少三颗到最多六颗不等。在公路测试中,卫星数量从五颗变到八颗。在JRC校园中,一些障碍大大减少了E6-B页面可解码率。因此,在JRC校园内进行的测试中平均观察到更高的TTRD值。对于五个JRC校园测试和四个高速公路接收场景,在随机开始时获得了20,000个TTRD实现案例,并具有不同的卫星页面接收映射。这些TTRD实现用于计算相关箱形图。从所得图中可以看出,在2018年3月15日和2018年3月16日进行的测试中观察到了最差的TTRD值。该结果仅反映了可用性条件:在这两种情况下,只有三颗卫星可用。尽管如此,使用三颗卫星的平均TTRD始终低于11.3秒,而95%的分位数低于18秒。当卫星的可用性降低到两颗时,平均TTRD将增加到约18秒。
  尽管存在这些挑战性的接收条件,但对于JRC校园内进行的所有实验以及降低的卫星可用性条件,TTRD小于或等于30秒的可能性始终高于91%。四种高速公路情景的结果表明,它们显示在完全可用性条件下所有四个测试的平均TTRD均低于8.5秒。然而,获得了更大的95%分位数:在最坏的情况下约为25秒。较高的95%的分位数是通过在有隧道和深谷的山区进行实验这一事实证明的。车辆在隧道下通过时,所有信号都丢失了。在某些情况下,由于不良的接收条件,接收机正努力恢复引起长TTRD的信号。然而,在30秒内正确解码HAS导航电文的可能性非常高,占比超过94%。
  这里评估了用于伽利略高精度服务通过Galileo E6-B信号传输PPP校正的编码和分发方案。E6-B信号为HAS每秒提供448位,并且编码方案使用具有很高奇偶校验的垂直Reed-Solomon编码,并将编码消息的不同部分分配给不同的卫星。尽管传播方案提供了消息长度和内容的灵活性,但分析着重于两页消息的时钟校正和15页消息的剩余信息:掩码,轨道校正,信号偏差和信号质量指示符。TTRD(获取数据的时间)是使用的参考指标,它测量接收必要的HAS数据以应用完整校正集的时间。
  结果表明,在良好的能见度和可用性条件下,并有足够的卫星,平均TTRD在6到9秒之间,实现的定位精度优于20厘米。在只有两颗发射卫星处于低海拔和信道障碍的情况下,TTRD低于30秒,成功概率高于90%。受障碍和传播影响影响较小的高空卫星的可用性对于降低TTRD特别有利。这些结果表明,当伽利略HAS最终在SIS中传输时,HAS校正应该在大多数用户环境中而言,是及时的,且切实可用。
  伽利略系统在卫星导航服务领域一直有所创新,特别是在高精度服务(HAS)方面,推进系统直接提供高精度PPP校正服务,推进高精度大众化服务,这是具有开拓性意义的。最近,伽利略系统的HAS功能的测试结果披露,其性能超出预期,令人叹为观止,刮目相看。
  《GNSS内参》最近报道了伽利略系统高精度服务的测试成果。伽利略系统,用E6B信号所带的高精度电文页面,推进伽利略高精度服务(HAS),也就是提供精密单点定位(PPP)校正数据,以实现优于20 cm的定位精度。这种精度水平以及将免费提供的事实,可能会在从农业到智能交通系统(ITS)的多个市场领域中得到广泛应用。鉴于其广泛的应用范围,伽利略HAS电文将有可能在许多不同的传播条件下被接收,在这些条件下,树木或建筑物等障碍物可能会影响校正数据的接收。因此,有效的数据传播方案对于减少数据接收时间,并提供足够的冗余以应对信号阻塞和卫星低可用性至关重要。在这方面,最近提出了一种基于高奇偶的垂直Reed-Solomon码的编码和分发方案。该文提供了针对Galileo E6-B信号分量的此方案的实验评估,重点是数据检索时间(TTRD),即检索完整的HAS电文所需的时间。分析表明,在充满挑战的条件下,车辆动态性高且障碍物导致电文信息的不完整,可以在30秒内接收到几千位的Galileo E6-B PPP校正数据,其概率超过90%。这是一个非常振奋人心的好消息。
  这次测试使用的多频天线是Trimble的Zephyr 3天线。实验中使用的支持Galileo E6-B多星座功能的接收机是Septentrio的AsteRx4。
  实验过程中观察了不同的可用性条件。在JRC校园内进行的测试最具挑战性,许多卫星的数量从最少三颗到最多六颗不等。在公路测试中,卫星数量从五颗变到八颗。在JRC校园中,一些障碍大大减少了E6-B页面可解码率。因此,在JRC校园内进行的测试中平均观察到更高的TTRD值。对于五个JRC校园测试和四个高速公路接收场景,在随机开始时获得了20,000个TTRD实现案例,并具有不同的卫星页面接收映射。这些TTRD实现用于计算相关箱形图。从所得图中可以看出,在2018年3月15日和2018年3月16日进行的测试中观察到了最差的TTRD值。该结果仅反映了可用性条件:在这两种情况下,只有三颗卫星可用。尽管如此,使用三颗卫星的平均TTRD始终低于11.3秒,而95%的分位数低于18秒。当卫星的可用性降低到两颗时,平均TTRD将增加到约18秒。
  尽管存在这些挑战性的接收条件,但对于JRC校园内进行的所有实验以及降低的卫星可用性条件,TTRD小于或等于30秒的可能性始终高于91%。四种高速公路情景的结果表明,它们显示在完全可用性条件下所有四个测试的平均TTRD均低于8.5秒。然而,获得了更大的95%分位数:在最坏的情况下约为25秒。较高的95%的分位数是通过在有隧道和深谷的山区进行实验这一事实证明的。车辆在隧道下通过时,所有信号都丢失了。在某些情况下,由于不良的接收条件,接收机正努力恢复引起长TTRD的信号。然而,在30秒内正确解码HAS导航电文的可能性非常高,占比超过94%。
  这里评估了用于伽利略高精度服务通过Galileo E6-B信号传输PPP校正的编码和分发方案。E6-B信号为HAS每秒提供448位,并且编码方案使用具有很高奇偶校验的垂直Reed-Solomon编码,并将编码消息的不同部分分配给不同的卫星。尽管传播方案提供了消息长度和内容的灵活性,但分析着重于两页消息的时钟校正和15页消息的剩余信息:掩码,轨道校正,信号偏差和信号质量指示符。TTRD(获取数据的时间)是使用的参考指标,它测量接收必要的HAS数据以应用完整校正集的时间。
  结果表明,在良好的能见度和可用性条件下,并有足够的卫星,平均TTRD在6到9秒之间,实现的定位精度优于20厘米。在只有两颗发射卫星处于低海拔和信道障碍的情况下,TTRD低于30秒,成功概率高于90%。受障碍和传播影响影响较小的高空卫星的可用性对于降低TTRD特别有利。这些结果表明,当伽利略HAS最终在SIS中传输时,HAS校正应该在大多数用户环境中而言,是及时的,且切实可用。
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