◎ 李鵬宇 廣州航標(biāo)處王 翔 東海航海保障中心

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三灶RBN/DGNSS系統(tǒng)建設(shè)概況與問題探討

◎ 李鵬宇 廣州航標(biāo)處
王 翔 東海航海保障中心

摘 要：簡(jiǎn)述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概況，介紹三灶RBN/DGNSS系統(tǒng)建設(shè)情況，分析該系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題并提出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：RBN/DGNSS系統(tǒng) 建設(shè)概況 問題探討

1.引言

RBN/DGNSS是Radio Beacon Navigation/Differential Global Navidation Satellite System的縮寫，指的是能播發(fā)GPS和北斗兩種差分信號(hào)的系統(tǒng)設(shè)備。2014年底，交通運(yùn)輸部南海航海保障中心對(duì)三灶RBN/DGPS系統(tǒng)進(jìn)行雙模升級(jí)改造，以適應(yīng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)飛速發(fā)展的形勢(shì)。

2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS）。該系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理是：空間站的各個(gè)衛(wèi)星不間斷地向地球發(fā)射廣播信號(hào)，地面站通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)并進(jìn)行處理后，確定各個(gè)衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，并將其反饋回衛(wèi)星，加入衛(wèi)星發(fā)射的廣播信號(hào)中。用戶終端接收多個(gè)衛(wèi)星的廣播信號(hào)后可以獲得多個(gè)衛(wèi)星的軌道信息，通過計(jì)算即可獲得接收者本身的空間地理位置，并可以同時(shí)得到衛(wèi)星原子鐘時(shí)間，完成定位、導(dǎo)航和授時(shí)功能。

3.三灶RBN/DGNSS系統(tǒng)建設(shè)概況

隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展，北斗差分定位已經(jīng)提到了議事日程上來。為滿足IALA對(duì)DGNSS未來發(fā)展要求，擺脫我國(guó)沿海差分定位完全依賴美國(guó)的情況，南海航保中心充分利用三灶航標(biāo)站現(xiàn)有RBN/DGPS臺(tái)站，增加播發(fā)北斗差分修正信息，進(jìn)一步豐富和優(yōu)化RBN/DGPS系統(tǒng)服務(wù)功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.1系統(tǒng)組成

RBN/DGNSS系統(tǒng)由GNSS基準(zhǔn)站、GNSS完善性監(jiān)測(cè)站、播發(fā)控制站以及發(fā)射系統(tǒng)等四部分組成。三灶GNSS基準(zhǔn)站由1臺(tái)GPS基準(zhǔn)站、1臺(tái)GPS/BDS雙模接收機(jī)、1臺(tái)雙路信標(biāo)調(diào)制器、信號(hào)合成/放大模塊、微處理器/觸摸屏，以及信號(hào)分路器組成。采用信號(hào)分路器后，GPS基準(zhǔn)站和GPS/BDS雙模接收機(jī)可共享臺(tái)站坐標(biāo)資源。

3.2工作原理

GPS/BDS差分修正信息由北斗基準(zhǔn)接收機(jī)（GPS/BDS雙模接收機(jī)）產(chǎn)生，通過雙路信標(biāo)調(diào)制器，被調(diào)制到283.5kHz-325kHz的信標(biāo)頻段上（三灶工作頻率為291kHz）。經(jīng)信號(hào)合成、放大模塊，對(duì)雙路信標(biāo)調(diào)制器輸出的二路信號(hào)進(jìn)行合成、放大，最終提供給發(fā)射機(jī)。信號(hào)分路器將天線輸入信號(hào)一分為二，分別供給GPS和北斗基準(zhǔn)接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)資源共享。

圖1

3.3主要特點(diǎn)

RBN/DGNSS系統(tǒng)采用雙頻發(fā)射模式，也就是主/副載波發(fā)送方式，主載波頻率為291.0kHz，即臺(tái)站現(xiàn)行工作頻率，而副載波頻率為291.5kHz，它比主載波高500Hz，既保證原RBN/ DGPS系統(tǒng)性能不變，同時(shí)又播發(fā)了北斗差分修正信息，提高了DGNSS系統(tǒng)的可靠性。主載波通道調(diào)制數(shù)據(jù)以DGPS修正信息為主，副載波以DBDS修正信息為主。主/副載波通道的數(shù)據(jù)調(diào)制還可靈活地進(jìn)行調(diào)配，即每個(gè)通道既可單獨(dú)發(fā)送發(fā)送DGPS或DBDS差分修正信息，也可進(jìn)行DGPS和DBDS差分修正信息的時(shí)序發(fā)送。采用GPS/ BDS雙模接收機(jī)，可同時(shí)產(chǎn)生GPS和北斗差分修正信息，系統(tǒng)集成度更高，保養(yǎng)更加方便。采用新的雙路信標(biāo)調(diào)制器，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)GPS和北斗差分信號(hào)的調(diào)制，功能上完全可替換進(jìn)口的單路信號(hào)調(diào)制器（MX50M）。

3.4信號(hào)測(cè)試

為保證RBN/DGNSS臺(tái)站建成后的差分信號(hào)精度，2015年初，我們?cè)谌頡BN/DGPS臺(tái)的A級(jí)點(diǎn)、三灶培訓(xùn)基地以及西安20所的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)測(cè)試。由于A級(jí)點(diǎn)有已知坐標(biāo)，因此GPS和BDS的差分定位精度測(cè)試、比對(duì)主要在此進(jìn)行。另外，差分定位精度隨著到臺(tái)站的距離變化，不論是DGPS還是DBDS變化規(guī)律是相同的，因此，我們只需關(guān)心同一距離點(diǎn)的DGPS和DBDS的精度即可。

交通部曾在1996年、1999年和2001組織過三次DGPS信號(hào)大型測(cè)試，對(duì)DGPS精度以及隨距離精度變化規(guī)律已有了全面認(rèn)識(shí)，所以，對(duì)DBDS精度測(cè)試，只需在特定點(diǎn)同時(shí)測(cè)試DGPS和DBDS的精度，就可對(duì)DBDS系統(tǒng)有了全面的了解。

由圖2測(cè)試數(shù)據(jù)可知，目前DGPS精度優(yōu)于DBDS，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示DGPS精度優(yōu)于0.5米，DBDS優(yōu)于1米。盡管目前DBDS精度還未達(dá)到DGPS水平，但是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)格式已確定，基準(zhǔn)接收機(jī)、用戶接收機(jī)也已基本定型，實(shí)際使用也證明目前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是成功的。GNSS基準(zhǔn)站的DGPS精度已達(dá)到了原RBN/DGPS臺(tái)站精度要求，完全可替代原RBN/ DGSP臺(tái)站中的GPS設(shè)備。

4.三灶RBN/DGNSS問題與對(duì)策

三灶RBN/DGNSS系統(tǒng)建成后一切運(yùn)行正常，但在2015年7月份，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)一些問題。

4.1存在問題

一段試運(yùn)行后，三灶R B N/ DGNSS臺(tái)站出現(xiàn)兩個(gè)問題：①完善性監(jiān)測(cè)端的基準(zhǔn)站1無法顯示跟蹤衛(wèi)星數(shù)，引發(fā)軟件誤報(bào)警（差分臺(tái)信號(hào)均能正常播發(fā)并符合相關(guān)要求）。②在啟用基準(zhǔn)站1的情況下，完善性監(jiān)測(cè)軟件會(huì)出現(xiàn)閃退重啟現(xiàn)象，影響對(duì)監(jiān)測(cè)軟件的觀測(cè)。

4.2原因分析

出于臺(tái)站設(shè)備與現(xiàn)有監(jiān)測(cè)軟件兼容性考慮，設(shè)計(jì)施工單位對(duì)基準(zhǔn)站1升級(jí)改造時(shí)，應(yīng)該是在保留Leica9400R的基礎(chǔ)上增加了一套GPS/BDS雙?；?。完善性監(jiān)測(cè)終端是與Leica9400R相連接并顯示該設(shè)備信號(hào)。但基準(zhǔn)站1默認(rèn)的播發(fā)方式是發(fā)送GPS/BDS雙模基站產(chǎn)生的GPS和BDS修正信息。因此我們有理由斷定，正是基準(zhǔn)站1內(nèi)的Leica9400R故障，才導(dǎo)致完善性監(jiān)測(cè)軟件無法顯示基準(zhǔn)站1的衛(wèi)星跟蹤數(shù)，但并沒影響基準(zhǔn)站1的正常信號(hào)播發(fā)。完善性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示基準(zhǔn)站1一切工作正常。

對(duì)于啟用基準(zhǔn)站1時(shí)監(jiān)測(cè)軟件出現(xiàn)閃退重啟的情況，則應(yīng)是監(jiān)測(cè)軟件自身運(yùn)行插件缺失或軟件與硬件不兼容而引起的。

4.3解決方法

排除基準(zhǔn)站1誤報(bào)警的方法有二：一是初始化Leica9400R，進(jìn)行重新的充放電操作，看能否恢復(fù)正常；二是直接更換或拆除Leica9400R，將監(jiān)測(cè)軟件端口與GPS/BDS雙?；鞠噙B，這就需要先解決軟件與雙?；镜募嫒輪栴}，保障通信正常，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站對(duì)雙?；镜膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。后者應(yīng)是我們優(yōu)先采取的措施。對(duì)于監(jiān)測(cè)軟件閃退的問題，根源在于基準(zhǔn)站1與監(jiān)測(cè)軟件的兼容性，這就需要對(duì)軟件與硬件的兼容性進(jìn)行測(cè)試，及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行必要的升級(jí)改造。

測(cè)試結(jié)果圖（圖2）

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能和可靠性將進(jìn)一步得到提升，并日益深入人們生活和國(guó)家建設(shè)的方方面面，發(fā)揮其巨大的影響力。航標(biāo)人將以此為契機(jī)，著力推動(dòng)RBN/DGNSS系統(tǒng)不斷完善，提高設(shè)備可靠性，提升北斗差分信號(hào)質(zhì)量，為水上交通提供更優(yōu)質(zhì)導(dǎo)航服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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