浅谈北斗二代RDSS和RNSS组合技术

浅谈北斗二代RDSS和RNSS组合技术

[摘 要]正在组网建设的“北斗二代“系统不仅完全继承兼容”北斗一代“，在用户容量、服务区域、动态性能、定位精度和使用方式上将有重大改进和提高。”北斗二代“将RDSS和RNSS功能相结合，能够最大限度地利用北斗资源，不但可以进行双向信息联络，还能及时通报确切位置和运动状态，从而更便捷的完成军民两个领域的快速定位、系统监控等平台服务任务。本文就北斗二代的RDSS技术和RNSS技术进行分析，并就北斗二代的RDSS与RNSS组合技术的方向进行描述。

[关键词]北斗 RDSS RNSS

中图分类号：F407.42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)07-0049-01

一、RDSS与RNSS技术

1.北斗一代的RDSS技术

“北斗一号“的导航定位，其基本原理是采用基于到达时间(TOA)的三球交会测量，利用两颗已知的地球同步轨道卫星为两球心，两球心至用户的距离半径为两球面，另一球面是以地心为球心，以用户所在点至地心的距离为半径的球面，三个球面的交会点就是用户位置。这种导航定位方式与GPS、GLONASS所采用的被动式导航定位相比，虽然在覆盖范围、定位精度、容纳用户数量方面存在明显的不足，但其成本低廉，系统组建周期短，同时可将导航定位、双向数据通信和精密授时结合在一起，使系统不仅可全天候、全天时提供区域有源导航定位，还能进行双向数字报文通信和精密授时。另外，当用户提出申请或按预定间隔时间进行定位时，不仅用户能知道自己的测定位置，而且其调度指挥或其他有关单位也可掌握用户所在位置，因此特别适用于需要导航与移动数据通信相结合的用户，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等，而在救灾行动中起作用显现尤为明显。

2.北斗二代的RNSS技术

正在建设的”北斗二号“的卫星是无源卫星，不同于”北斗一号“的有源导航，“北斗二号”增加了RNSS系统，采用RNSS导航定位技术时，用户被动测量来自4颗导航卫星发出的信号，根据信号传输时间测定用户到这些卫星的距离，然后通过数学运算得到用户的3维坐标与速度。这可以为需要导航的用户带来极大的安全。另外，“北斗二代”的RNSS系统为被动定位，被动定位是指持有终端设备的用户无需向卫星发射定位请求，而是可以直接通过卫星发射的信号定位，因此不存在占用卫星信号带宽问题。这意味着我国北斗导航系统的用户数量将与采用被动定位的美国GPS系统一样没有数量限制，用户群可大大增加。

二、RNSS与RDSS组合技术

北斗二代系统兼具RDSS与RNSS两种业务模式。RDSS属于主动式定位系统，兼具短报文通信业务，需要用户发射信号；RNSS属于被动式定位系统，无需用户发射信号。RDSS与RNSS两种业务具有较好的互补性。”北斗二代系统的RDSS与RNSS组合技术包括从信号处理层到数据处理层的多种组合应用模式。

1.RDSS辅助RNSS快速信号捕获技术

双模用户机是指具备RDSS和RNSS功能的用户机，军用领域的双模型用户机由于需要实现长码直捕功能，需输入能达到一定精度的时间信息。常规状态下的长码捕获的时间信息可有短码捕获、同步后得到的时间信息转换而成。但是，在特定应用环境下可能系统会关闭短码支路，从而造成长码无法得到由短码交接带来的时间信息。在此种应用模式下获得的时间信息，可有用户机的RTC器件保持、以及外部输入获得。其中，由RTC器件保持的时间受制于RTC器件的时间保持精度，且有一定的时间保持限度。而外部输入信息也会遇到高精度时间信息来源以及时间信息输入的问题。

RDSS具备捕获快、获得时间信息快的特点，可采取RDSS定位获取时间信息，也可采用根据星历时间和估算时延计算的到的时间信息。下面以精度稍低的第二种方式为例进行捕获时间获取的过程及精度进行描述。

RDSS部分在达到稳定跟踪后，会在5S到15S内收集齐GEO卫星星历。并且可以从星历信息中提取到发射时刻。通过RDSS载荷所提供星历中的“上行时延”以及估算的下行传播时间，可以得到精度为10ms以内的卫星信号传播时延，从而得到精确度为10ms的接收机时间。北斗二代系统中RNSS和RDSS的时间基准已经统一，所以可直接用于RNSS捕获模块的时间校准，设置长码捕获的时间不确定度寄存器，从而缩短捕获时间，且不需要其他时间信息来源。根据该架构实现的RNSS长码首次定位时间可缩短为60s。

2.RNSS辅助RDSS发射频率调节技术

RDSS设备入站发射时需考虑发射频率准确度，以确保发射信号可正确入站。所以在动态较高环境下应用的双模用户机，需计算由于动态引起的多普勒叠加至RDSS发射信号频率上的频率偏移，并消除后保持一定的发射频率准确度。用户