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    1. 全球衛星導航系統(GNSS) 定位精度達到米級

      時間:2015-10-06     點擊:加載中   【打印此頁】  【關閉

      到了一個陌生的城市,哪都找不著,如何是好?別急,有導航呢!它能讓你的定位精度達到米級、輕松找到附近最地道的餐館、順利到達你想去的任何地方,這就是全球衛星導航系統 GNSS (Global Navigation Satellite System),它正在給人們的生活帶來巨大便利和更多全新體驗。

      目前,包括美國GPS、歐盟Galileo、俄羅斯GLONASS、中國北斗,全球已經擁有四大衛星導航系統。那么,這四大衛星導航系統將各自扮演怎樣的角色?如何利用有效的測試手段來保障衛星導航系統實現最佳精度的定位和性能?當前全球衛星導航系統即將面臨哪些挑戰?未來全球衛星導航系統又將呈現怎樣的發展趨勢呢?如何在極具挑戰的環境下通過模擬各種應用場景提供定位精度測試?對此,在2015年“第六屆中國衛星導航學術年會”期間,思博倫通信衛星導航事業部運營總監Martin Foulger和亞太區銷售經理Andrew Hart在接受C114專訪時為我們進行了解讀。

      思博倫通信衛星導航事業部運營總監Martin Foulger

      思博倫通信衛星導航事業部亞太區銷售經理Andrew Hart

      市場格局:四大系統協同發展,機遇和挑戰并存

      當前,包括美國、俄羅斯、歐盟、中國在內的國家或地區都不惜投入巨資建設全球衛星導航系統。值得一提的是,目前中國已經開啟了北斗導航時代,其應用已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等多個領域。而隨著中國自主研發的北斗衛星導航系統正式提供區域服務之后,全球衛星導航系統市場也從GPS一家獨大邁入多元特色發展的新時代。

      在Martin Foulger看來,GPS仍然是目前最主要的導航系統,也是目前唯一向公眾全面提供導航服務的系統;Galileo目前正在奮起直追,去年已經發射多顆衛星,而今年也計劃再發射多顆衛星,該系統目前已經距離全球范圍內的全面服務越來越近;GLONASS正在向其現代化結構過渡,即從基于FDMA的系統轉變為基于CDMA的信令;北斗正在從第二階段向第三階段過渡,并且在今年3月首次發射了第三階段的衛星。

      隨著歐盟Galileo系統、俄羅斯GLONASS以及中國北斗系統的加入,將為世界更多地區提供導航服務,而且新增的三大衛星導航系統可能在特定地區更高精度的導航方面具備獨特的優勢。其中,北斗系統將會為中國地區、亞洲南部、甚至遠至澳大利亞的用戶提供衛星導航服務;而Galileo和GLONASS將會為GPS導航覆蓋區更南或更北地區的用戶提供服務。

      一旦這些GNSS衛星導航系統結合為一體后,將會大幅改善世界各地的衛星導航服務能力,尤其是有助于改善GPS覆蓋區以外的衛星導航服務能力。與此同時,伴隨四大全球衛星導航系統并存和協同發展趨勢的到來,人們可以利用多星座定位來提高定位精度,并大大縮短定位時間,帶來更佳的導航體驗。當然,這也給衛星導航系統在測試方面提出了新的挑戰。

      全面方案:確保各系統之間互用性與兼容性

      據了解,僅在2014年和2015年初,全世界就發射了多顆導航衛星,業界在這些衛星導航系統中的大量投資,對于生產接收機和導航系統的企業而言無疑是激動人心的好消息。而在四大全球衛星導航系統并存與協同發展的同時,如何保障衛星導航系統的定位精度和用戶體驗成為巨大挑戰,而為這些獨立的系統和不同系統的組合提供有效的測試解決方案成為解決之道。

      “作為GNSS測試領域的領導者,思博倫擁有全系列的測試解決方案,不僅適用于單個導航系統,也可以用于多模GNSS測試。”Martin Foulger介紹稱,針對全球范圍內的客戶,思博倫提供了一系列GNSS測試解決方案和服務,包括模擬、在真實環境中的記錄、并在實驗室中加以回放的技術等等;在多模GNSS測試方面,我們正在幫助客戶解決各獨立導航系統之間的互用性和兼容性等問題。

      對于備受業界關注的北斗衛星導航系統,Martin Foulger指出,北斗系統面臨的最大挑戰是如何確保北斗系統與其它系統之間的互用性,以及確保系統的整體性能。而隨著北斗系統的不斷成長,其對高精度測試的要求也將日益突顯。對此,思博倫擁有開發和提供高精度測試系統所需的解決方案和知識,將有效確保北斗系統的互用性和性能。在面向未來的測試需求方面,我們的解決方案也完全可以滿足北斗系統的測試需求。

      談及多模GNSS的需求,Martin指出,多模GNSS肯定有助于改善可用性、精度、首次定位時間和動態精度等多種性能參數,同時對完整性也大有幫助。不過,所有這些要正確實施到接收機中才行。例如,一臺多模GNSS接收機可能會跟蹤GPS和GLONASS,但當它發現GPS系統存在缺陷,接收機中的算法可能會自動認定是GLONASS存在缺陷,因此會轉為純GPS模式,但事實上存在缺陷的是GPS系統,因此開發商必須對接收機中的算法深思熟慮,確保其使用多模GNSS的方式是準確無誤的。對此,思博倫的模擬器解決方案能夠設定任意星群下任意數量的衛星,并且為每個星群或信號中注入錯誤,測試不同條件下究竟會發生怎樣的情況,幫助客戶確保各個導航系統之間的互用性和兼容性。

      閏秒現象:通過正確全面的測試做到未雨綢繆

      此外,需要特別指出的是,2015年6月30日,衛星導航行業將迎來又一次閏秒現象。據了解,閏秒是指為保持協調世界時(UTC)接近于世界時時刻,由國際計量局統一規定在年底或年中對協調世界時(UTC)增加或減少1秒的調整。當協調世界時(UTC)與原子時的偏差超過0.9秒時,就把世界時向前撥1秒(負閏秒,最后一分鐘為59秒)或向后撥1秒(正閏秒,最后一分鐘為61秒)。增加的這“一秒”,對于一些特殊行業來說,足以帶來很大的影響。據了解,上一次閏秒是2012年6月30日,當時Reddit掉線了一個半小時、Gawker、LinkedIn以及Yelp等網站都陷入臨時服務中斷狀態。此外,大型航空公司預定系統Amadeus Altea也受到影響,澳大利亞航空公司和維珍旗下澳大利亞航空公司的導航系統出現混亂并導致飛行計劃中斷。

      即將到來的2015年6月30日的這一次閏秒事件,對于許多衛星導航系統來說都存在,而其中對于北斗系統而言更加關鍵,因為這是北斗衛星導航系統自2012年底正式提供服務以來跨越閏秒的首秀,將是許多北斗設備第一次面對閏秒現象。屆時,GPS系統與UTC系統之間的差值將從16秒變為17秒,北斗系統與UTC之間的差值將從2秒變為3秒。

      那么,閏秒將給衛星導航系統帶來哪些挑戰?對此,Andrew Hart指出,在衛星導航行業中,閏秒已經是一個為人熟知的問題。而今年6月30日的這一次閏秒事件將是許多北斗設備的第一次,出于一些原因很多設備可能無法正常對閏秒進行預期的修正。因此各個接收機廠商與設備制造商,特別是那些提供授時系統的廠商及與時間同步緊密關聯的部門和單位,應預先評估此次閏秒事件對各自帶來的可能影響,準備相應的預案,以實現2015閏秒的輕松“跨欄”。

      “我們知道,每次執行產品的資格認證或驗證時,對未來事件進行前瞻性測試至關重要,而對于全球衛星導航系統所面臨的閏秒問題亦是如此。”Andrew Hart認為,只有當這些設施中的接收機未經過周全的測試,閏秒才會對其產生影響。因此,針對閏秒現象,我們要做的就是針對未來事件進行測試,只要有正確的測試,才不會出現真正的問題。

      “我們強調的是全面的測試,而不僅僅著眼于閏秒,因為GNSS星群中要測試的內容還有很多,例如星期數跳變的問題等等,這些都是應該在當前進行產品資格認證時進行測試的項目,而且用模擬器來進行測試也非常方便。”Andrew Hart表示,例如,我們可以很方便地對接收機進行評價和測試,我們的測試系統可以設定未來的任意時間,了解出現閏秒時它們會有怎樣的表現。經過正確的測試后,不管是否發生閏秒,我們都不需要等著它們在真實世界中發生的時候才采取行動,而是真正地做到未雨綢繆。

      未來趨勢:應用領域將持續擴大

      談及全球衛星導航產業的發展趨勢,Andrew Hart指出,當前衛星導航與定位的應用領域正在迅速擴大,從軍用和智能運輸系統、車聯網,再到智能手機、相機、可穿戴設備、無人機和平板電腦等等,衛星導航幾乎無所不在。而思博倫擁有全面的、端到端的解決方案,可以有效滿足上述衛星導航與定位的最新測試需求。

      例如,隨著電子設備融合越來越多的基于位置的應用和服務,快速、準確且易于使用的生產線測試對于實現出色的終端用戶體驗至關重要。利用思博倫的RF信號模擬器,在每一種設備上均可以實現快速、可靠、精確的測試。

      在可穿戴設備方面,Andrew Hart認為,如果想成功向市場推出高質量的位置感知可穿戴設備,需要確保其定位能力滿足用戶對性能的期望。模擬和RPS(記錄回放系統)技術可以對此提供全面的保障,讓可穿戴設備生產廠商知道自己的產品能否在所有條件下均能夠提供精確的定位、導航和計時數據,降低客戶在現場發現問題的風險、壓縮測試的成本,并且加快產品上市的速度。為此,思博倫提供內容廣泛且在市場中處于領先的多種模擬和RPS解決方案,同時思博倫專家測試顧問也可以幫助客戶選擇適用于其可穿戴設備產品周期的正確測試設備和測試案例。

      而在車聯網市場,車載網絡正在提供比以往任何時候都更大的便利、更高的安全性和更多的信息娛樂選擇。據Andrew Hart介紹,針對車聯網測試方面,思博倫建立了一個獨立的業務團隊,專門面向車聯網市場,我們將思博倫所有三個業務部門(定位業務部門、無線業務部門、網絡應用業務部門)的技術集中起來,幫助客戶將這些解決方案集成到自己的產品中,從而幫助客戶測試、改善和優化車內、V2V(車輛間)和V2X(車輛與基礎設施間)的網絡連接,為駕駛者和乘客提供更好的駕乘體驗。

      測試自動化:大幅提高測試和生產效率

      在對GNSS接收機的性能進行測試時,運行多次測試進而提供統計結果非常重要。例如,如果您要執行接收機的首次定位時間測試,您要將該測試重復多次,并取其中的平均結果。要想讓測試自動化系統取得成功,有幾項要素必不可少。

      Andrew Hart指出,要想讓測試自動化系統取得成功,首先,測試設備必須有全面的遠程接口,而思博倫的所有多模GNSS模擬系統均已具備;其次,測試設備必須能夠與GNSS接收機互動,在測試過程中能執行多項任務;同時,自動化工具需要能夠對模擬數據與真實數據進行對比分析,并對一些預先定義的參數加以分析,確定設備是否通過了測試;此外,還有靈活性,不同的制造商會使用不同的方法來執行測試并分析結果,因此使用的自動化測試工具必須可以靈活適配不同廠商。對此,思博倫提供的iTest測試工具能夠實現上述所有能力。

      “憑借全面的衛星導航與定位測試產品和解決方案,思博倫能夠幫助客戶在開發下一代全球衛星導航系統服務或設備的過程中,執行全面、可靠且可重復的高精度測試,從而實現最佳的精度、可用性、完整性和性能,確??蛻舢a品能夠實現其既定目標。”Andrew Hart說。

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