北斗系统与世界主要卫星导航系统兼容共用(一)
前言:兼容与互操作已成为国际卫星导航系统发展的主流趋势。本文从第一手资料出发,有历史、有图文、有数据,希望能为知友进一步了解多GNSS兼容互操作、了解北斗兼容共用发展带来帮助哟。
一、兼容共用是国际卫星导航从单GPS时代到多系统时代带来的发展要求
兼容共用的本质是实现兼容与互操作。随着美国GPS、俄罗斯GLONASS、我国北斗系统以及欧洲伽利略系统不断提供全球服务,兼容与互操作成为多GNSS系统和平共处、提供联合优质服务的主流趋势。
1、各GNSS对兼容与互操作的定义已有基本共识
根据联合国全球卫星导航系统国际委员会(ICG)第三届大会成果文件,明确给出了兼容与互操作的定义和内涵。
兼容,是指独立或联合使用多个全球和区域卫星导航/增强系统,不给单个系统/服务带来不可接受的干扰/损害。
国际电联(ITU)给射频兼容提供了讨论机制和框架。射频兼容应包括对技术细节的深入考虑,如接收机背景噪声的影响,以及干扰和期望信号间的互相关。兼容也应当考虑每个系统授权信号和其他系统信号间的频谱分离。由于一些信号重叠不可避免,供应商间的讨论将为确认双方可接受的解决方案建立框架。鼓励任何其他增强兼容性的方法。
互操作,是指通过使用多个全球和区域卫星导航/增强系统及其开放服务,能在用户层面比单独依赖单个系统的开放信号获得更好的能力。
互操作允许使用不同系统信号进行导航,而不显著增强额外的接收机成本和复杂性。多个星座广播互操作开放信号,将改善观测几何,提高任何地区的终端用户精度,并在卫星可见性较差时改善服务可用性。大地参考基准框架实现和系统时间转换应当与现有国际标准在最大可行程度上一致。鼓励任何其他增强互操作的方法。
2、基于各自诉求,各GNSS的理解仍存差异
目前,各GNSS对兼容与互操作的内涵理解虽有基本共识,但还存有差异。美国认为,兼容应考虑授权信号与其他信号间频谱分离;互操作重点在民用L1和L5信号的互操作,包括相同的功率水平、中心频率、调制方式、时间和大地测量参考框架(或广播偏差)、扩频码长度、码族、数据电文格式及解码等。欧洲认为,兼容应考虑公共特许信号与其他信号间频谱分离;互操作意味着在相同链路预算条件下,须具备共同的中心频率及共同的功率水平,并发布开放服务信号信息;同时,与国际标准的地理参考框架和时间参考溯源非常重要。俄方认为,兼容是GNSS共存的根本要求;互操作应包括星座、信号、时间、地理参考框架等内容。
我们结合北斗的实际发展,确定了兼容与互操作的概念和内涵是:兼容主要是指多个卫星导航系统共同工作时,彼此间产生的干扰不影响各自系统的导航性能,互操作主要是指用户通过使用多个卫星导航系统信号,能够比单独使用一个系统信号享受到更好的服务,而不显著增加用户的接收机使用成本和接收机设计复杂性。兼容是互操作的前提;为保证自主知识产权,开放信号的互操作可以在有各自独特设计的基础上,实现频谱的相似性,同时实现星座互补、系统间信号互操作、坐标相互转换,为用户提供更好的服务。
四大全球GNSS频谱分布图
《未完待续》