伽利略的HAS測(cè)試結(jié)果披露 性能超出預(yù)期令人嘆為觀止！

來源：電子萬花筒

伽利略系統(tǒng)在衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)領(lǐng)域一直有所創(chuàng)新，特別是在高精度服務(wù)（HAS）方面，推進(jìn)系統(tǒng)直接提供高精度PPP校正服務(wù)，推進(jìn)高精度大眾化服務(wù)，這是具有開拓性意義的。最近，伽利略系統(tǒng)的HAS功能的測(cè)試結(jié)果披露，其性能超出預(yù)期，令人嘆為觀止，刮目相看。

《GNSS內(nèi)參》最近報(bào)道了伽利略系統(tǒng)高精度服務(wù)的測(cè)試成果。伽利略系統(tǒng)，用E6B信號(hào)所帶的高精度電文頁面，推進(jìn)伽利略高精度服務(wù)（HAS），也就是提供精密單點(diǎn)定位（PPP）校正數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于20 cm的定位精度。這種精度水平以及將免費(fèi)提供的事實(shí)，可能會(huì)在從農(nóng)業(yè)到智能交通系統(tǒng)（ITS）的多個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

鑒于其廣泛的應(yīng)用范圍，伽利略HAS電文將有可能在許多不同的傳播條件下被接收，在這些條件下，樹木或建筑物等障礙物可能會(huì)影響校正數(shù)據(jù)的接收。

因此，有效的數(shù)據(jù)傳播方案對(duì)于減少數(shù)據(jù)接收時(shí)間，并提供足夠的冗余以應(yīng)對(duì)信號(hào)阻塞和衛(wèi)星低可用性至關(guān)重要。在這方面，最近提出了一種基于高奇偶的垂直Reed-Solomon碼的編碼和分發(fā)方案。

該文提供了針對(duì)Galileo E6-B信號(hào)分量的此方案的實(shí)驗(yàn)評(píng)估，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)檢索時(shí)間（TTRD），即檢索完整的HAS電文所需的時(shí)間。

分析表明，在充滿挑戰(zhàn)的條件下，車輛動(dòng)態(tài)性高且障礙物導(dǎo)致電文信息的不完整，可以在30秒內(nèi)接收到幾千位的Galileo E6-B PPP校正數(shù)據(jù)，其概率超過90％。這是一個(gè)非常振奮人心的好消息。這次測(cè)試使用的多頻天線是Trimble的Zephyr 3天線。實(shí)驗(yàn)中使用的支持Galileo E6-B多星座功能的接收機(jī)是Septentrio的AsteRx4。

實(shí)驗(yàn)過程中觀察了不同的可用性條件。在JRC校園內(nèi)進(jìn)行的測(cè)試最具挑戰(zhàn)性，許多衛(wèi)星的數(shù)量從最少三顆到最多六顆不等。

在公路測(cè)試中，衛(wèi)星數(shù)量從五顆變到八顆。在JRC校園中，一些障礙大大減少了E6-B頁面可解碼率。因此，在JRC校園內(nèi)進(jìn)行的測(cè)試中平均觀察到更高的TTRD值。對(duì)于五個(gè)JRC校園測(cè)試和四個(gè)高速公路接收?qǐng)鼍埃陔S機(jī)開始時(shí)獲得了20，000個(gè)TTRD實(shí)現(xiàn)案例，并具有不同的衛(wèi)星頁面接收映射。這些TTRD實(shí)現(xiàn)用于計(jì)算相關(guān)箱形圖。從所得圖中可以看出，在2018年3月15日和2018年3月16日進(jìn)行的測(cè)試中觀察到了最差的TTRD值。

該結(jié)果僅反映了可用性條件：在這兩種情況下，只有三顆衛(wèi)星可用。盡管如此，使用三顆衛(wèi)星的平均TTRD始終低于11.3秒，而95％的分位數(shù)低于18秒。當(dāng)衛(wèi)星的可用性降低到兩顆時(shí)，平均TTRD將增加到約18秒。盡管存在這些挑戰(zhàn)性的接收條件，但對(duì)于JRC校園內(nèi)進(jìn)行的所有實(shí)驗(yàn)以及降低的衛(wèi)星可用性條件，TTRD小于或等于30秒的可能性始終高于91%。四種高速公路情景的結(jié)果表明，它們顯示在完全可用性條件下所有四個(gè)測(cè)試的平均TTRD均低于8.5秒。

然而，獲得了更大的95％分位數(shù)：在最壞的情況下約為25秒。較高的95％的分位數(shù)是通過在有隧道和深谷的山區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)這一事實(shí)證明的。車輛在隧道下通過時(shí)，所有信號(hào)都丟失了。

在某些情況下，由于不良的接收條件，接收機(jī)正努力恢復(fù)引起長(zhǎng)TTRD的信號(hào)。然而，在30秒內(nèi)正確解碼HAS導(dǎo)航電文的可能性非常高，占比超過94％。這里評(píng)估了用于伽利略高精度服務(wù)通過Galileo E6-B信號(hào)傳輸PPP校正的編碼和分發(fā)方案。E6-B信號(hào)為HAS每秒提供448位，并且編碼方案使用具有很高奇偶校驗(yàn)的垂直Reed-Solomon編碼，并將編碼消息的不同部分分配給不同的衛(wèi)星。

盡管傳播方案提供了消息長(zhǎng)度和內(nèi)容的靈活性，但分析著重于兩頁消息的時(shí)鐘校正和15頁消息的剩余信息：掩碼，軌道校正，信號(hào)偏差和信號(hào)質(zhì)量指示符。

TTRD（獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間）是使用的參考指標(biāo)，它測(cè)量接收必要的HAS數(shù)據(jù)以應(yīng)用完整校正集的時(shí)間。

結(jié)果表明，在良好的能見度和可用性條件下，并有足夠的衛(wèi)星，平均TTRD在6到9秒之間，實(shí)現(xiàn)的定位精度優(yōu)于20厘米。在只有兩顆發(fā)射衛(wèi)星處于低海拔和信道障礙的情況下，TTRD低于30秒，成功概率高于90％。受障礙和傳播影響影響較小的高空衛(wèi)星的可用性對(duì)于降低TTRD特別有利。

這些結(jié)果表明，當(dāng)伽利略HAS最終在SIS中傳輸時(shí)，HAS校正應(yīng)該在大多數(shù)用戶環(huán)境中而言，是及時(shí)的，且切實(shí)可用。