galileo系统开放服务技术性能指标和功能验证

galileo系统开放服务技术性能指标和功能验证

1galileo系统的导航信号指数1.1galileo系统的基本导航服务1.1.1精确授时服务galileo系统开放服务提供免费定位、导航和其他服务，适用于车载网络系统和移动电话定位等应用。开放服务也提供精确授时服务,适合于网络的授时服务或者时间基准方面的应用。性能指标见表1。1.1.2galileo系统信号模型相对开放服务而言,商业服务提供附加价值的应用。商业服务取决于Galileo导航信号的设计,技术性能指标取决于商业广播数据的质量和当地通信系统的技术指标。系统支持在开放服务的Galileo系统信号内附加加密的数据;并支持精度为分米级的差分定位应用;系统支持Galileo定位应用和无线通信网络的应用。1.1.3与其它不同操作系统的组合救生服务的功能符合ICAOSARPs定义的APV-Ⅱ的要求。在系统定义阶段,验证了各种用户(包括陆地、铁路、海洋和机器人应用等)的需求,均可以得到满足。Galileo系统与其它导航系统的组合方式有:Galileo+ENGOS+GPS、Galileo+GPS、Galileo+ENGOS几种,其系统定位精度都将满足CAT-1需求。如果Galileo系统能够依靠ENGOS系统播发详细的电离层校正信息,则系统单频信号可以提供与双频信号近似的系统性能。目前这个观点正在从技术和经济两个方面加以验证。其他可以使单频信号精度提高的技术也在评估之中。Galileo系统的完整性覆盖范围是全球性的,系统架构正是按此需求优化。性能指标见表2。1.1.4具有灵活性公共管制服务由专用频率段提供,从而保证欧洲国家公共安全在欧盟国家的连续性。例如警察、国内安全、法律执行、国内危机、GMES和其他的政府行为。公共管制服务具有灵活性,为了防止恶意的干扰、阻塞或攻击,用户的使用权将受到限制。通过限制接入用户的方法达到授权使用的目的。性能指标见表3。1.1.5本地技术的应用本地部分的功能根据市场需要、法律法规和项目的资金状况来确定。如果由本地设备提供差分信号,将使单频用户的定位精度优于1m;如果差分站的播发时间间隔为1s,且本地服务商采用附加数据,结合三载波模糊度解算(TCAR)技术的使用,则用户的定位精度可以提高到10cm;如果辅助使用无线通信网络(GSM/UMTS),则可以在比较困难的环境里(如市内的峡谷或家庭内部)应用;如果本地地面站播发类GPS(伪GPS)信号,则在某个确定的地区增加Galileo系统的可用性。性能指标见表4。1.2基于cospas-ssat的灾难定位确认Galileo系统的搜救功能与现存的COSPAS-SARSAT系统、GMDSS系统和泛欧洲运输网络服务兼容。Galileo系统与以往的搜救系统相比,在定位精度和授时上均有改善。灾难浮标的确定是在Galileo系统所提供的搜救功能的基础上,通过COSPAS-SARSAT系统完成的。系统的延迟时间是指从浮标首次激活到灾难定位的确定时间,从浮标到S&R地面站的检测时间小于10min。对于通信链路而言,从浮标到S&R地面站的误码率小于10-5。数据率为6条/min信息,每条信息长度为100b。系统的可用性大于99%。1.3gsm/umts方案2这项服务的基础是Galileo系统与现存无线通信系统(GSM/UMTS)之间的整合。在Galileo导航卫星的适当位置加装通信系统的有效载荷。此方案正在评估之中。这种服务适合于管制应用,并允许从用户到中心的短信息双向传输。2galileo系统的信号和频率2.1测距系统的信号结构同其它的卫星导航系统一样,Galileo系统的导航信号也包含3种信号分量:载波、测距码和数据码(导航电文)。导航信号将测距码和数据调制到天线载波上,由星上转发器转发。Galileo系统在所辐射的载频上以双相相移键控方式调制测距用的伪随机测距码和导航用的星历数据。Galileo系统使用的信号结构有两种方案:一种是5种导航信号调制在4个载波频率段上;另一种是调制在3个载波频率段上。Galileo星座可以在全球范围内提供开放、商业性、救生和公共管制服务等5种导航信号。每种导航信号包含1～2个测距码和导航数据。测距基于测距码和数据,同时可以完成Galileo差分功能。公共管制的导航服务包含两种管制的导航信号,并在测距码和导航数据上加密。这两种信号根据开放信号、商业性信号和救生信号的不同将占用不同的频谱。这样,当对开放信号进行阻塞时,其他频段的信号不受干扰。1加密使用的时间测距码和数据可以是开放或是加密的以控制服务的使用,加密可以是永久或是暂时的。因此允许对信号和数据动态划分来响应用户、市场的需求或者其他的考虑,例如安全因素。2模型试验数据的应用拒绝是指系统拒绝使用的能力,主要预防未授权用户的误用。拒绝功能源于安全因素的考虑,主要应用于测距码。但是在某些情况下(例如商业性目的)也会应用于导航数据。对加密测距码的拒绝功能的实现可以通过关键管理来完成。对于开放服务的拒绝使用通过当地频率的阻塞来完成,例如通过包含相同测距码的导航信号频率的干扰。3本地数据的应用一般用于开放、商业服务和救生服务。通过在每一个频率上的测距差分测量得到精确的电离层校正数据。每一种导航信号包括两种测距码。原则上测距码不加密,因为这些信号是支持开放和救生服务的。但是对于商业性应用,应考虑数据短缺的问题。在这种情况下,将利用本地的资源提供增值服务,例如无线通信网络(UMTS/GSM)。对于是否与救生服务相兼容,还在进一步分析之中。4第三是导航信号从上面两种信号中分开,支持当地的精密测量,基于3个载波相位模糊解技术(TCAR)的使用。5信号和数据服务当卫星不在视野的时候(如用户在隧道、地铁内等),可提供增强信号和数据服务,考虑在商业性、救生和公共规范服务中使用。由于对测距码的加密要求不是特别严格,考虑到对TCAR的应用问题,需要本地的测量。这些本地的测量因此将加密以控制用户的使用。6炮点发射-检测galileo地面信息时,Galileo卫星支持提供增强的COSPAS-SARSAT搜救服务。当用户从浮标发信息时,该信息被搜救转发器接收,下行被地面站接收,并发送到救护中心处理。这些发送通过频率的划分来实现。当行动已经采纳,COSPAS-SARSAT地面站发送反馈信息(一种已知的消息)或者Galileo地面部分的辅助信息,这些信息将被送到报警源。这时通过上行到可见导航星,信息调制在导航信号中,由Galileo用户接收机接收。增强救生允许用户和救生中心之间的通信。7通信发送器目前正在演示阶段。这个转发器将支持与导航相关的通信服务。2.2galileo系统的信号结构推荐的Galileo系统的信号频率如下。1mtids和galileoMHz。这个频段带宽为24MHz,共存DME、JTIDS/MTIDS和Galileo服务。目前推荐的频率为1202MHz或1207MHz。这个频率段支持开放救生服务。26段，覆盖12601300MHz。这个频段带宽为30MHz,支持公共管制服务和开放服务(商业加密和TCAR技术)。32级，15591563MHz。这个频段使用公共管制服务,考虑2个主要的选项,一种严格的信号频谱的限制不会影响到临近的频段。4卫星星历和超帧数据上传MHz。这个频段采用开放和救生服务。对于E2将有两种考虑的方案,一种严格的信号频谱的限制不会影响到临近的频段。根据所考虑频率的带宽,E1和E2载波的码片宽度为2～4Mcps。E6载波为5～10Mcps(码速率受到使用PRS和TCAR的影响)。E5载波为10～20Mcps。在每一个载波的可能的数据速率为1000bps。对于支持位置的计算,50bps是严格需要的(例如GPS)。有足够的容量来支持系统完整性、救生和商业性数据通过每一个载波的通道。导航信息被定义成帧格式反复播发。所以,当数据通道没有被完全占据时,基本的导航数据可以重复播发从而减少初次定位的时间。在卫星导航中,用户为了利用卫星确定自己的位置,需要知道卫星当前的准确位置。因此Galileo卫星星历中应含有下列内容:卫星当前时间;时钟校正量;卫星当前位置、速度和加速度各分量;卫星上述数据是否正确的表示字等。此外,为了更快地截获其它卫星,还发射其它卫星的位置和速度的近似值(历书数据)。在Galileo系统中,传送的数据可分为两大类。一类称为可操作信息,其更新率为0.5h,在定义该数据实际时间之前15min传送。在此时间前、后15min的数据由用户前推或后推得到。这类数据包括卫星时标、辐射频率与标准值之差、卫星位置和速度。另一类称为不可操作信息(历书数据),其更新率为24h。它包括预报的全部卫星状态、各卫星与Galileo系统时的差值、各卫星轨道参数以及Galileo系统时的修正参数等。与GPS通过发射6个轨道根数来代表星历不同的是,Galileo通过发射卫星在SGS-85地心坐标系中的位置X、Y、Z和速度X′、Y′、Z′来代表星历数据,这些数据的更新率为0.5h。Galileo系统采用哪一种形式目前正在确定之中。Galileo系统帧格式设计如下。系统以超帧、帧、子帧的形式发送数据。超帧传送整个系统完整的历书,传送1个超帧需2.5min。1个超帧包括5帧数据,每帧占用时间30s。1帧内含15个子帧,每一子帧占用时间2s,传送100个信息位。其中第1～4子帧用来传送辐射信号卫星的星历(可操作信息)