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偽衛星(Pseudo-Satellite或Pseudolite)

09.20.2010

【GPS資訊網】所謂偽衛星(Pseudo-Satellite或Pseudolite,縮寫為PL),是佈設於地面上發射某種定位信號的發射器,通常都是發射類似於GPS的信號。也正因為這個原因,通常所說的偽衛星都是針對GPS所設計的偽衛星。當然,也有極少數偽衛星其信號是模擬Galileo或者GLONASS系統的,甚至某些特殊用途的偽衛星採用的是自定義的定位信號格式。


 

事實上,偽衛星的使用比GPS本身還要早。在70年代的GPS初期預研階段,美國國防部發射其第一顆GPS之前,所有的概念測試和GPS接收機的原理驗證工作都是通過佈設於地面上的“模擬衛星”來完成的,這實際上就是一種偽衛星。 Parkinson和Klein早於80年代初就已經指出偽衛星可以成為GPS運作當中的一項有效的補充技術,因為它可以改善導航性能和幾何精度。在80年代中期,國際RTCM組織研製出了能接收GPS衛星信號、計算偽距和偽距改正、並能以每秒50比特的速率用L1載波頻率發射導航電文的簡單偽衛星系統,該偽衛星的信號格式與GPS是相類似的。在此之後,國際RTCM組織的SC104分會又設計和製定了包含八種信息的偽衛星星曆數據格式,其中包括偽衛星的位置、碼和健康標誌等等。但因受到軟硬件技術水平的製約,其發展相當緩慢。


 

隨著新的偽衛星概念的提出及其硬件技術的不斷完善,偽衛星定位系統已在室內、地下、飛行導航、火星探測等方面得到了一些應用,利用偽衛星和GPS組合進行定位也成為提高GPS定位精度的有效途徑之一。雖然偽衛星定位技術在理論和應用研究中尚有很多難題有待解決,但其前景相當廣闊,並已成為導航定位領域中的一個新的研究熱點,得到了國際學術界的廣泛重視。


 

出於結構複雜程度和成本的考慮,偽衛星發射器一般設計為單頻。而由於設計理念及功能的不同,偽衛星可以有很多種類型。其中較為常見的主要有簡單式偽衛星(SimplePseudolite)、脈衝式偽衛星(PulsedPseudolite)和同步式偽衛星(Synchrolite)等。


 

偽衛星可以與GPS以多種模式組成系統進行定位和導航,從原理上來講,偽衛星也可以完全替代GPS衛星而進行獨立定位。偽衛星一個顯著的特點就是其高度角很低,且信號毋需通過電離層。通過利用這種低高度角衛星,GPS和偽衛星組合後能夠有效地改善幾何圖形結構,提高垂直方向的定位精度。在某些特殊場合,偽衛星甚至可以完全取代空中的GPS,而進行單獨定位。偽衛星定位的基本原理仍是利用GPS相對定位中的“雙差”方法,其可靠性和精度除了取決於硬件設備之外,也與偽衛星的幾何圖形配置密切相關。




衛星數據更新: 10.12.2017
頁面最後更新: 10.12.2017
編輯部門: Shelley Canright
技術部門: Brian Dunbar
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