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时频科学
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RDSS卫星无线电测定与RNSS卫星无线电导航业务

目前利用卫星无线电信号实现用户位置确定主要有两种方法。一种称为卫星无线电测定业务(Radio-Determination Satellite Service,RDSS),其特点是由用户以外的控制系统完成用户定位所需的无线电参数的确定与位置计算;另一种称为卫星无线电导航业务(Radio Navigation Satellite System,RNSS),其特点是用户通过接收多颗卫星信号实现测距,通过自身解定位方程实现位置确定。RNSS服务中,用户自身实现定位解算,不占用卫星及地面控制系统的信道与计算资源,因此用户服务数量没有限制。由于本地实现定位解算,定位频度高,可完整确定用户位置矢量(绝对位置、速度、时间)。

我国目前正式运营的北斗卫星导航试验系统提供RDSS业务,处于试运行阶段的北斗卫星导航系统提供RDSS和RNSS业务。其他的卫星导航系统如GPS、GLONASS、GALILEO系统均仅提供RNSS业务。RDSS和RNSS性能比较如表3.1所列:

表3.1 RDSS和RNSS性能比较

性能

RDSS

RNSS

原理

由用户以外的控制系统完成位置解算,并将定位结果发给用户,定位占用系统资源

用户自行测定伪距,自主实现定位解算、速度测量;定位过程不占用系统资源

星座

一般为地球静止轨道(GEO)卫星

地球静止轨道(GEO)卫星;中圆轨道卫星(MEO);地球倾斜同步轨道(IGSO)卫星

卫星功能

完成信号转发功能,无星载原子钟

自主实现信号生成与发射,有高精度星载原子钟

系统时间

完全由地面控制系统产生

星上自主产生时间,测控站与星间链路对卫星钟差进行测量

用户数量

双向RDSS受限,单向RDSS授时不受限

不受限

定位是否需要向卫星发射信号

需要

不需要

用户动态

低动态用户

低、中、高动态用户

应用

定位和通信,可用于低动态用户定位和位置报告;指挥系统通信,灾难救援

各种用户的定位,移动载体导航,武器制导

(续)

由于RDSS将定位、授时、通信融为一体,可根据不同场合需求组建相应的应用系统。可以实现单一用户的定位、定时和通信,也可实现相互之间的位置报告。RDSS用户机可分为无源授时型、单址型用户机和多址型用户机。

1. 无源授时型

RDSS用户机一般需要与地面站通信,需要一个唯一的自身标识码,因此需要得到RDSS管理部门的授权,因此一般每年要上交一定的管理费用。而无源授时型用户机一般用于固定点位置的授时,其不需要与地面站通信,因此无需得到RDSS管理部门的授权,也无需上交管理费用,其用户数量不受限。无源授时型用户机采用人工设置的方法获得自身精确坐标,根据接收到的卫星信号,计算出延迟,通过修正得到精确的时间。由于GPS终端价格低、应用广,位置的获得可以采用GPS辅助定位法,但由于GPS定位结果为WGS-84坐标系,与北斗坐标系存在偏差,因此在精确授时场合需要将GPS定位结果进行转换。此外由于目前已有三颗GEO卫星,如果用户机能获得自身高程,也可实现类似于RNSS的定位解算,实行授时。

2. 单址型用户机

单址型用户机具有唯一的接收地址码,只能接收与其地址码相匹配的信息,其基本功能如下:可接收多颗卫星、多个波束发送的出站询问信号;解调给定地址信息,完成短报文接收及处理;按入站信号格式发送包含自身地址的信息。

3. 多址型用户机

多址型用户机又称指挥型用户机,其具有多个接收地址码,可接收含有这些地址码的所有信息。多址型用户机一般管理多个单址型用户机,当这些单址型用户机定位和通信时,多址型用户机也能收到单址型用户机的定位和通信信息。这样多址型用户机和其下属的单址型用户机非常容易构建一个指挥调度群,可适用于渔船、车队、警务的指挥调度。