三灶RBN/DGNSS系统建设概况与问题探讨

2016-08-05李鹏宇广州航标处王东海航海保障中心

珠江水运 2016年11期

关键词：问题探讨

◎ 李鹏宇广州航标处王翔东海航海保障中心

◎ 李鹏宇广州航标处
王翔东海航海保障中心

摘要：简述北斗卫星导航系统概况，介绍三灶RBN/DGNSS系统建设情况，分析该系统运行中出现的一些问题并提出对策。

关键词：RBN/DGNSS系统建设概况问题探讨

1.引言

RBN/DGNSS是Radio Beacon Navigation/Differential Global Navidation Satellite System的缩写，指的是能播发GPS和北斗两种差分信号的系统设备。2014年底，交通运输部南海航海保障中心对三灶RBN/DGPS系统进行双模升级改造，以适应北斗卫星导航系统飞速发展的形势。

2.北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS）。该系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。北斗卫星导航系统工作原理是：空间站的各个卫星不间断地向地球发射广播信号，地面站通过接收卫星发射的信号并进行处理后，确定各个卫星的运行轨迹，并将其反馈回卫星，加入卫星发射的广播信号中。用户终端接收多个卫星的广播信号后可以获得多个卫星的轨道信息，通过计算即可获得接收者本身的空间地理位置，并可以同时得到卫星原子钟时间，完成定位、导航和授时功能。

3.三灶RBN/DGNSS系统建设概况

随着我国北斗卫星导航系统的快速发展，北斗差分定位已经提到了议事日程上来。为满足IALA对DGNSS未来发展要求，摆脱我国沿海差分定位完全依赖美国的情况，南海航保中心充分利用三灶航标站现有RBN/DGPS台站，增加播发北斗差分修正信息，进一步丰富和优化RBN/DGPS系统服务功能，提高了系统的可靠性。

3.1系统组成

RBN/DGNSS系统由GNSS基准站、GNSS完善性监测站、播发控制站以及发射系统等四部分组成。三灶GNSS基准站由1台GPS基准站、1台GPS/BDS双模接收机、1台双路信标调制器、信号合成/放大模块、微处理器/触摸屏，以及信号分路器组成。采用信号分路器后，GPS基准站和GPS/BDS双模接收机可共享台站坐标资源。

3.2工作原理

GPS/BDS差分修正信息由北斗基准接收机（GPS/BDS双模接收机）产生，通过双路信标调制器，被调制到283.5kHz-325kHz的信标频段上（三灶工作频率为291kHz）。经信号合成、放大模块，对双路信标调制器输出的二路信号进行合成、放大，最终提供给发射机。信号分路器将天线输入信号一分为二，分别供给GPS和北斗基准接收机，实现坐标资源共享。

图1

3.3主要特点

RBN/DGNSS系统采用双频发射模式，也就是主/副载波发送方式，主载波频率为291.0kHz，即台站现行工作频率，而副载波频率为291.5kHz，它比主载波高500Hz，既保证原RBN/ DGPS系统性能不变，同时又播发了北斗差分修正信息，提高了DGNSS系统的可靠性。主载波通道调制数据以DGPS修正信息为主，副载波以DBDS修正信息为主。主/副载波通道的数据调制还可灵活地进行调配，即每个通道既可单独发送发送DGPS或DBDS差分修正信息，也可进行DGPS和DBDS差分修正信息的时序发送。采用GPS/ BDS双模接收机，可同时产生GPS和北斗差分修正信息，系统集成度更高，保养更加方便。采用新的双路信标调制器，可同时实现GPS和北斗差分信号的调制，功能上完全可替换进口的单路信号调制器（MX50M）。

3.4信号测试

为保证RBN/DGNSS台站建成后的差分信号精度，2015年初，我们在三灶RBN/DGPS台的A级点、三灶培训基地以及西安20所的三个点进行信号测试。由于A级点有已知坐标，因此GPS和BDS的差分定位精度测试、比对主要在此进行。另外，差分定位精度随着到台站的距离变化，不论是DGPS还是DBDS变化规律是相同的，因此，我们只需关心同一距离点的DGPS和DBDS的精度即可。

交通部曾在1996年、1999年和2001组织过三次DGPS信号大型测试，对DGPS精度以及随距离精度变化规律已有了全面认识，所以，对DBDS精度测试，只需在特定点同时测试DGPS和DBDS的精度，就可对DBDS系统有了全面的了解。

由图2测试数据可知，目前DGPS精度优于DBDS，实测结果显示DGPS精度优于0.5米，DBDS优于1米。尽管目前DBDS精度还未达到DGPS水平，但是北斗卫星导航系统的信号格式已确定，基准接收机、用户接收机也已基本定型，实际使用也证明目前北斗卫星导航系统是成功的。GNSS基准站的DGPS精度已达到了原RBN/DGPS台站精度要求，完全可替代原RBN/ DGSP台站中的GPS设备。

4.三灶RBN/DGNSS问题与对策

三灶RBN/DGNSS系统建成后一切运行正常，但在2015年7月份，我们发现系统出现一些问题。

4.1存在问题

一段试运行后，三灶R B N/ DGNSS台站出现两个问题：①完善性监测端的基准站1无法显示跟踪卫星数，引发软件误报警（差分台信号均能正常播发并符合相关要求）。②在启用基准站1的情况下，完善性监测软件会出现闪退重启现象，影响对监测软件的观测。

4.2原因分析

出于台站设备与现有监测软件兼容性考虑，设计施工单位对基准站1升级改造时，应该是在保留Leica9400R的基础上增加了一套GPS/BDS双模基站。完善性监测终端是与Leica9400R相连接并显示该设备信号。但基准站1默认的播发方式是发送GPS/BDS双模基站产生的GPS和BDS修正信息。因此我们有理由断定，正是基准站1内的Leica9400R故障，才导致完善性监测软件无法显示基准站1的卫星跟踪数，但并没影响基准站1的正常信号播发。完善性监测数据显示基准站1一切工作正常。

对于启用基准站1时监测软件出现闪退重启的情况，则应是监测软件自身运行插件缺失或软件与硬件不兼容而引起的。

4.3解决方法

排除基准站1误报警的方法有二：一是初始化Leica9400R，进行重新的充放电操作，看能否恢复正常；二是直接更换或拆除Leica9400R，将监测软件端口与GPS/BDS双模基站相连，这就需要先解决软件与双模基站的兼容问题，保障通信正常，实现监测站对双模基站的实时监测。后者应是我们优先采取的措施。对于监测软件闪退的问题，根源在于基准站1与监测软件的兼容性，这就需要对软件与硬件的兼容性进行测试，及时对监测软件进行必要的升级改造。