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1、GSP／罗兰－C组合系统的发展概况导航与雷达动态2002年第3期GPS/罗兰.C组合系统的发展概况1GPS/Loran.C组合的可能性GPS系统是一种全天候,全时的空基导航系统,由美国国防部负责研制,主要满足军用要求,可用于精确定位,测速和作为一种公共的时间参照系统.目前,GPS的应用范围仅受人们想象力的限制,它是世界上应用前景最为广阔的导航系统.罗兰C系统是一种陆基,双曲线体制的远程无线电导航系统,它是美国在二次世界大战期间最先研制的,用于舰船,飞机及陆地车辆的导航定位及授时.该系统的主要特点是覆盖范围大,岸台大功率发射机全固态化,可靠性极高.GPS与罗兰C的组合系统在国外称为"Eurofi
2、x?'系统,其方法是将DGPS的校正信息利用对罗兰C信号的附加相位调制发布给用户,用户使用经改造的罗兰C接收机(Eurofix接收机)接收罗兰信号并解调出GPS的校正信息,经转换后送至通用的DGPS接收机.所谓Eurofix接收机,通常是指既能利用罗兰C信号进行导航定位,又能检测出DGPS校正信息的接收机.这只要在普通罗兰C接收机上附加一个极性采样器,并用原有的相位跟踪器控制极性采样器的定时即可实现.可见,GPS与罗兰C两种完全不同的系统,既可独立工作又可组合工作.2组合系统的技术优势Eurofix系统的设想是由荷兰代尔夫特(Delft)大学首先提出的,之后引起了多方面的关注,目前已取得了一定
3、的研究成果,现已被欧2002年第3期导航与雷达动态?9?洲委员会(EC)用作未来导航基础设施的一部分.该系统的主要优点是:?利用了现有的罗兰C发射台,系统总的成本低,研究表明Eurofix系统要求的投资仅仅是目前美国广域增强系统(WAAS)的1%,这就使它有可能成为WAAS和欧洲EGNOS系统的一个经济的备用或替代系统;?覆盖范围大,现有罗兰C发射台的北美,欧洲,远东,中东等地区均可用Eurofix系统覆盖.在类似西欧的陆地传播和严重干扰条件下,系统作用范围为距离罗兰C发射台约600km的地区,海上路径一般可达1000km;?定位精度为8-20m(2drms),可以满足绝大部分用户的需要,包括
4、美国联邦无线电导航计划(FRP)中对港口引进的精度要求.而且,Eurofix的RAAS概念将有望获得优于当前L从S技术的水平位置精度(3m,95%)和垂直位置精度(5m,95%);?改善了服务的连续性,可用性和可靠性,因为Eurofix系统使现今应用最广泛的两种完全不同的导航系统有机地结合在一起;?罗兰C为GPS性能上的改善提供了实际的可能性,可减少GPS的单点故障特性,因为在存在无线电干扰期间,这种故障是非常明显的.而罗兰C也可获得DGPS几乎连续的校准,且能在卫星可用性降低时支持精确导航.最近在挪威进行的一项研究和试验证明:在使用DGPS校准之后2小时内,高质量罗兰C接收机的偏差小于5m(
5、95%),24小时后小于25m.由两部不同罗兰C接收机测出的差值的rrns值也小于5m.罗兰C接收机在与GPS相组合以后,性能互补的优势将会更加明显,特别是在陆上导航应用中,更是存在极大的市场潜力.由于罗导航与雷达动态2002年第3期兰C台的信号可用性超过了99.9%,整个台链的可用性也在99.7%以上,所以如果在某些位置上因为卫星可见数目的减少而使系统性能有所降低时,二者的组合将会显着增加系统的可靠性.在欧洲,由于罗兰C信号的发射是由TOE控制的,因此每台罗兰C发射机均可作为伪卫星,从而增强系统的坚固性,改善DOP值.3国外开展的研究工作EurOfLX系统从八十年代后期就已开始研究.随着DG
6、PS和罗兰C二大系统本身的发展,该系统愈来愈受到有关国家的重视.近年来,西北欧罗兰C管理委员会(NELS)委托荷兰Delft大学对该系统作了比较细致的研究.最近,Eurofix系统已经列入欧洲"交通和运输的综合导航计划"当中,目前正积极进行开发研究.罗兰C与GPS组合的一个有意义的用途是调制罗兰C信号,用于通信.荷兰Delft大学对这项技术作了多年研究,其方法涉及罗兰C脉冲的平衡位移调制.由于罗兰C信号的传播距离较远,又为大范围差分校正信息的传播提供了可能,1997年在德国的叙尔特岛(Syk)已经进行了该项技术的演示,取得了非常积极的成果.从1997年2月起,位于叙尔特岛的罗兰C发射机就已经开
7、始传送EurofixDGPS校正数据.安装在Delft大学的一部Eurofix接收机距离叙尔特岛大约400km,负责监测叙尔特台的数据发送并实施遥控.在Delft大学获得的水平位置精度优于3m(95%).从开始数据传送至今的工作情况表明,叙尔特岛的Eurofix系统是非常可靠的.到1997年7月,叙尔特台已开始从事短电文服务(SMS),短电文信息通过公用电话网从Delft大学传送到叙尔特台,叙尔特
