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思博伦助力北斗/GPS广泛应用的高精度测试
通信产业网|2015-05-27 15:23:03
作者:秩名来源:通信产业网

到了一个陌生的城市,哪都找不着,如何是好?别急,有导航呢!它能让你的定位精度达到米级、轻松找到附近最地道的餐馆、顺利到达你想去的任何地方,这就是全球卫星导航系统(GNSS),它正在给人们的生活带来巨大便利和更多全新体验。

目前,包括美国GPS、欧盟Galileo、俄罗斯GLONASS、中国北斗,全球已经拥有四大卫星导航系统。那么,这四大卫星导航系统将各自扮演怎样的角色?如何利用有效的测试手段来保障卫星导航系统实现最佳精度的定位和性能?当前全球卫星导航系统即将面临哪些挑战?未来全球卫星导航系统又将呈现怎样的发展趋势呢?如何在极具挑战的环境下通过模拟各种应用场景提供定位精度测试?对此,在2015年“第六届中国卫星导航学术年会”期间,思博伦通信卫星导航事业部运营总监Martin Foulger和亚太区销售经理Andrew Hart在接受C114专访时为我们进行了解读。

思博伦通信卫星导航事业部运营总监Martin Foulger

思博伦通信卫星导航事业部亚太区销售经理Andrew Hart

市场格局:四大系统协同发展,机遇和挑战并存

当前,包括美国、俄罗斯、欧盟、中国在内的国家或地区都不惜投入巨资建设全球卫星导航系统。值得一提的是,目前中国已经开启了北斗导航时代,其应用已逐步拓展到交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等多个领域。而随着中国自主研发的北斗卫星导航系统正式提供区域服务之后,全球卫星导航系统市场也从GPS一家独大迈入多元特色发展的新时代。

在Martin Foulger看来,GPS仍然是目前最主要的导航系统,也是目前唯一向公众全面提供导航服务的系统;Galileo目前正在奋起直追,去年已经发射多颗卫星,而今年也计划再发射多颗卫星,该系统目前已经距离全球范围内的全面服务越来越近;GLONASS正在向其现代化结构过渡,即从基于FDMA的系统转变为基于CDMA的信令;北斗正在从第二阶段向第三阶段过渡,并且在今年3月首次发射了第三阶段的卫星。

随着欧盟Galileo系统、俄罗斯GLONASS以及中国北斗系统的加入,将为世界更多地区提供导航服务,而且新增的三大卫星导航系统可能在特定地区更高精度的导航方面具备独特的优势。其中,北斗系统将会为中国地区、亚洲南部、甚至远至澳大利亚的用户提供卫星导航服务;而Galileo和GLONASS将会为GPS导航覆盖区更南或更北地区的用户提供服务。

一旦这些GNSS卫星导航系统结合为一体后,将会大幅改善世界各地的卫星导航服务能力,尤其是有助于改善GPS覆盖区以外的卫星导航服务能力。与此同时,伴随四大全球卫星导航系统并存和协同发展趋势的到来,人们可以利用多星座定位来提高定位精度,并大大缩短定位时间,带来更佳的导航体验。当然,这也给卫星导航系统在测试方面提出了新的挑战。

全面方案:确保各系统之间互用性与兼容性

据了解,仅在2014年和2015年初,全世界就发射了多颗导航卫星,业界在这些卫星导航系统中的大量投资,对于生产接收机和导航系统的企业而言无疑是激动人心的好消息。而在四大全球卫星导航系统并存与协同发展的同时,如何保障卫星导航系统的定位精度和用户体验成为巨大挑战,而为这些独立的系统和不同系统的组合提供有效的测试解决方案成为解决之道。

“作为GNSS测试领域的领导者,思博伦拥有全系列的测试解决方案,不仅适用于单个导航系统,也可以用于多模GNSS测试。”Martin Foulger介绍称,针对全球范围内的客户,思博伦提供了一系列GNSS测试解决方案和服务,包括模拟、在真实环境中的记录、并在实验室中加以回放的技术等等;在多模GNSS测试方面,我们正在帮助客户解决各独立导航系统之间的互用性和兼容性等问题。

对于备受业界关注的北斗卫星导航系统,Martin Foulger指出,北斗系统面临的最大挑战是如何确保北斗系统与其它系统之间的互用性,以及确保系统的整体性能。而随着北斗系统的不断成长,其对高精度测试的要求也将日益突显。对此,思博伦拥有开发和提供高精度测试系统所需的解决方案和知识,将有效确保北斗系统的互用性和性能。在面向未来的测试需求方面,我们的解决方案也完全可以满足北斗系统的测试需求。

谈及多模GNSS的需求,Martin指出,多模GNSS肯定有助于改善可用性、精度、首次定位时间和动态精度等多种性能参数,同时对完整性也大有帮助。不过,所有这些要正确实施到接收机中才行。例如,一台多模GNSS接收机可能会跟踪GPS和GLONASS,但当它发现GPS系统存在缺陷,接收机中的算法可能会自动认定是GLONASS存在缺陷,因此会转为纯GPS模式,但事实上存在缺陷的是GPS系统,因此开发商必须对接收机中的算法深思熟虑,确保其使用多模GNSS的方式是准确无误的。对此,思博伦的模拟器解决方案能够设定任意星群下任意数量的卫星,并且为每个星群或信号中注入错误,测试不同条件下究竟会发生怎样的情况,帮助客户确保各个导航系统之间的互用性和兼容性。

闰秒现象:通过正确全面的测试做到未雨绸缪

此外,需要特别指出的是,2015年6月30日,卫星导航行业将迎来又一次闰秒现象。据了解,闰秒是指为保持协调世界时(UTC)接近于世界时时刻,由国际计量局统一规定在年底或年中对协调世界时(UTC)增加或减少1秒的调整。当协调世界时(UTC)与原子时的偏差超过0.9秒时,就把世界时向前拨1秒(负闰秒,最后一分钟为59秒)或向后拨1秒(正闰秒,最后一分钟为61秒)。增加的这“一秒”,对于一些特殊行业来说,足以带来很大的影响。据了解,上一次闰秒是2012年6月30日,当时Reddit掉线了一个半小时、Gawker、LinkedIn以及Yelp等网站都陷入临时服务中断状态。此外,大型航空公司预定系统Amadeus Altea也受到影响,澳大利亚航空公司和维珍旗下澳大利亚航空公司的导航系统出现混乱并导致飞行计划中断。

即将到来的2015年6月30日的这一次闰秒事件,对于许多卫星导航系统来说都存在,而其中对于北斗系统而言更加关键,因为这是北斗卫星导航系统自2012年底正式提供服务以来跨越闰秒的首秀,将是许多北斗设备第一次面对闰秒现象。届时,GPS系统与UTC系统之间的差值将从16秒变为17秒,北斗系统与UTC之间的差值将从2秒变为3秒。

那么,闰秒将给卫星导航系统带来哪些挑战?对此,Andrew Hart指出,在卫星导航行业中,闰秒已经是一个为人熟知的问题。而今年6月30日的这一次闰秒事件将是许多北斗设备的第一次,出于一些原因很多设备可能无法正常对闰秒进行预期的修正。因此各个接收机厂商与设备制造商,特别是那些提供授时系统的厂商及与时间同步紧密关联的部门和单位,应预先评估此次闰秒事件对各自带来的可能影响,准备相应的预案,以实现2015闰秒的轻松“跨栏”。

“我们知道,每次执行产品的资格认证或验证时,对未来事件进行前瞻性测试至关重要,而对于全球卫星导航系统所面临的闰秒问题亦是如此。”Andrew Hart认为,只有当这些设施中的接收机未经过周全的测试,闰秒才会对其产生影响。因此,针对闰秒现象,我们要做的就是针对未来事件进行测试,只要有正确的测试,才不会出现真正的问题。

“我们强调的是全面的测试,而不仅仅着眼于闰秒,因为GNSS星群中要测试的内容还有很多,例如星期数跳变的问题等等,这些都是应该在当前进行产品资格认证时进行测试的项目,而且用模拟器来进行测试也非常方便。”Andrew Hart表示,例如,我们可以很方便地对接收机进行评价和测试,我们的测试系统可以设定未来的任意时间,了解出现闰秒时它们会有怎样的表现。经过正确的测试后,不管是否发生闰秒,我们都不需要等着它们在真实世界中发生的时候才采取行动,而是真正地做到未雨绸缪。

未来趋势:应用领域将持续扩大

谈及全球卫星导航产业的发展趋势,Andrew Hart指出,当前卫星导航与定位的应用领域正在迅速扩大,从军用和智能运输系统、车联网,再到智能手机、相机、可穿戴设备、无人机和平板电脑等等,卫星导航几乎无所不在。而思博伦拥有全面的、端到端的解决方案,可以有效满足上述卫星导航与定位的最新测试需求。

例如,随着电子设备融合越来越多的基于位置的应用和服务,快速、准确且易于使用的生产线测试对于实现出色的终端用户体验至关重要。利用思博伦的RF信号模拟器,在每一种设备上均可以实现快速、可靠、精确的测试。

在可穿戴设备方面,Andrew Hart认为,如果想成功向市场推出高质量的位置感知可穿戴设备,需要确保其定位能力满足用户对性能的期望。模拟和RPS(记录回放系统)技术可以对此提供全面的保障,让可穿戴设备生产厂商知道自己的产品能否在所有条件下均能够提供精确的定位、导航和计时数据,降低客户在现场发现问题的风险、压缩测试的成本,并且加快产品上市的速度。为此,思博伦提供内容广泛且在市场中处于领先的多种模拟和RPS解决方案,同时思博伦专家测试顾问也可以帮助客户选择适用于其可穿戴设备产品周期的正确测试设备和测试案例。

而在车联网市场,车载网络正在提供比以往任何时候都更大的便利、更高的安全性和更多的信息娱乐选择。据Andrew Hart介绍,针对车联网测试方面,思博伦建立了一个独立的业务团队,专门面向车联网市场,我们将思博伦所有三个业务部门(定位业务部门、无线业务部门、网络应用业务部门)的技术集中起来,帮助客户将这些解决方案集成到自己的产品中,从而帮助客户测试、改善和优化车内、V2V(车辆间)和V2X(车辆与基础设施间)的网络连接,为驾驶者和乘客提供更好的驾乘体验。

测试自动化:大幅提高测试和生产效率

在对GNSS接收机的性能进行测试时,运行多次测试进而提供统计结果非常重要。例如,如果您要执行接收机的首次定位时间测试,您要将该测试重复多次,并取其中的平均结果。要想让测试自动化系统取得成功,有几项要素必不可少。

Andrew Hart指出,要想让测试自动化系统取得成功,首先,测试设备必须有全面的远程接口,而思博伦的所有多模GNSS模拟系统均已具备;其次,测试设备必须能够与GNSS接收机互动,在测试过程中能执行多项任务;同时,自动化工具需要能够对模拟数据与真实数据进行对比分析,并对一些预先定义的参数加以分析,确定设备是否通过了测试;此外,还有灵活性,不同的制造商会使用不同的方法来执行测试并分析结果,因此使用的自动化测试工具必须可以灵活适配不同厂商。对此,思博伦提供的iTest测试工具能够实现上述所有能力。

“凭借全面的卫星导航与定位测试产品和解决方案,思博伦能够帮助客户在开发下一代全球卫星导航系统服务或设备的过程中,执行全面、可靠且可重复的高精度测试,从而实现最佳的精度、可用性、完整性和性能,确保客户产品能够实现其既定目标。”Andrew Hart说。

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责任编辑:晓燕

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