电子工程系

Department of Electronic Engineering

清华大学在北京成功接收伽利略4颗在轨卫星信号并实现三维定位

2013年5月5日凌晨,清华大学电子工程系卫星导航技术研究室在北京利用自行研制的全频段多系统实时GNSS软件接收机成功接收到了欧洲伽利略(Galileo)的4颗在轨卫星信号,并利用这4颗卫星实现了三维定位。

此前,欧空局在今年3月12日宣布,该机构利用目前在轨的4颗Galileo卫星成功进行了三维定位试验,并获得了10米左右的定位精度。清华大学的这次试验是国内首次成功利用Galileo卫星实现独立定位,经初步分析,定位精度可达10米左右,在我国境内验证了欧空局公布的结论,同时也标志着我国在Galileo接收机技术的研究方面取得了重要进展。

随着第二批两颗Galileo卫星于2012年10月成功发射,太空中已有4颗在轨的Galileo工作星,构成了可以实现三维定位的最小星座。但由于卫星数量少,每天只有2-3个小时的时间可接收到全部4颗卫星的导航信号。此次试验的天线架设于清华大学伟清楼楼顶,使用清华大学自主研发的全频段多系统实时GNSS软件接收机对过顶的Galileo卫星进行观测处理。观测时间始于北京时间2013年5月5日1时40分,持续观测时长20分钟,跟踪的信号为Galileo E1信号。图1所示为试验中接收机的实时跟踪状态。

图1  接收机实时跟踪状态图

试验中,Galileo可见卫星的PRN号分别为11、12、19、20,星空图如图2所示。

图2  Galileo的星空图

图3为试验中4颗Galileo卫星单独定位时的DOP值。由于目前Galileo只有4颗在轨卫星,DOP值较大。

图3  Galileo的DOP值

图4为本次试验中Galileo独立定位的三维误差分布图。可以看出,Galileo独立定位时北向误差较大,这可能与卫星数少、几何分布较差有关。

图4  Galileo定位三维误差分布

本次试验所使用全频段多系统实时GNSS软件接收机如图5所示,具有同时接收处理四大导航系统和部分区域系统所有频点公开服务信号的能力,包括GPS L1C/A、L2C、L5、L1C,Galileo E1、E5a、E5b,Glonass G1、G2,Beidou B1、B2、B3信号,以及QZSS信号。此次试验仅对Galileo E1信号进行了跟踪和观测,今后将利用该软件接收机持续开展Galileo所有民用信号(E1、E5a、E5b)的观测,并分析评估Galileo系统的性能。

图5  全频段多系统实时GNSS软件接收机