卫星导航接收机的技术发展趋势分析

2012.3卫星导航接收机的技术发展趋势分析2012.3研究基础引言发展需求国外发展趋势国内发展现状发展体系及思路发展建议主要内容2012.3研究基础卫星导航系统能够提供全天候、不间断实时高精度三维定位、三维测速和精确的时间信息而被广泛地应用于国防和经济建设,从而推动社会的发展:引言2012.3研究基础军事需求为军舰、飞机、战车、地面作战人员提供全天候、高精度、连续实时的定位导航;也应用于武装部队的战前训练和准备、以及战争进程中和战争结束后的后勤保障民用服务应用于精密测量、油气和地质勘探、土木工程、民用建筑、精细农业、物流管理、授时、气象、地震、车辆导航、船只导航、飞机导航、个人导航，移动目标监控、货运、客运、紧急救援、抢险救灾、安全防范、防盗报警、应急联动引言2012.3研究基础卫星导航能够为国防建设和经济建设服务,受到众多国家的青睐:美国:现代GPS系统俄罗斯:GLONASS系统欧洲:Galileo系统中国:北斗(COMPASS)日本:星基增强系统（MSAS）和“准天顶”卫星导航系统（QZSS）印度:GPS辅助GEO增强导航（GAGAN）系统韩国:区域导航系统（IRNSS）引言2012.3研究基础多个卫星导航系统共存引言2012.3研究基础卫星导航接收机的发展方向如何高效、灵活的利用多系统卫星导航信号针对不同行业对导航服务的需求不同而呈现多样化低功耗、高度集成的多系统接收机引言2012.3研究基础卫星导航接收机发展的最终目标：在复杂多变电磁环境中保障信号的连续性、可用性、完好性的前提下，提高测量和定位精度。为了提高定位精度可以采用多系统联合定位：优点：可用卫星数量多、覆盖好、定位精度高、可靠性高缺点：接收机技术复杂，成本很高发展需求2012.3研究基础为了提高接收机的性能，要求卫星导航接收机及相关技术向着多功能、高性能、集成化、软件化、多星座兼容的方向发展，同时也对高精度测量、多径抑制、高灵敏度捕获和跟踪等技术提出了新的要求。从而决定了卫星导航接收机技术的发展方向：能满足高精度测量和处理结合优越的抗干扰技术采用多系统、多模式且能够相互兼容软件接收机技术采用卫星导航与惯性传感器组合接收机技术发展需求2012.3研究基础GPS系统是技术最成熟的卫星导航系统，其接收机采用了众多的先进技术并具备完善的功能：GPS接收机已经实现了多通道、数字化和芯片化单系统和多系统（GPS/GLONASS/BD)的兼容型接收机、组合接收机和多模式、高精度接收机双芯片GPS模块方案，即射频前端芯片+基带处理芯片单芯片GPS模块也已开始研制多系统高集成度的芯片将成为发展的主要趋势。软件GNSS接收机方案：采用软件无线电的原理，保留现有接收机的RF前端，只在中频A/D变换之后采用不同的软件来实现不同的功能。国外发展趋势2012.3研究基础出现的GPS综合应用终端：网络中心战中平台、精确打击系统、集中的后勤保障等卫星导航包含的技术：天线、干扰检测和抑制、多径检测和抑制、高灵敏度、高精度测量、高动态、RTK、差分等技术已经比较先进，同时也在快速发展国外发展趋势2012.3研究基础随着我国卫星导航系统的建设并投入使用，在接收机相关技术、芯片技术等领域已经取得很大的进步和成就。国内卫星导航接收机也正从进口购置向自主研制转变，但自主研制的GPS接收机在其性能、体积、产品化程度等无法与国外同类产品相抗衡，国内已有企业正在研制GPS基带处理芯片，研究技术也落后于国际水平。缺少关键技术：接收机芯片制造、接收机算法研究、核心软件开发、广域高精度差分定位系统的建立、星基航空导航系统的形成国内发展现状2012.3研究基础在复杂的战场环境和特殊的应用背景下，对接收机的高精度、高动态、高灵敏度、抗干扰以及军码直捕等性能提出了更高的要求，结合其不同的应用场合，多系统多模式高性能接收机将成为卫星导航接收机发展的主流；卫星导航接收机设备的模块化、小型化，并降低设备体积、功耗和成本，使其具备较强的适装性，并结合平台其他系统导航信息的综合应用，将卫星导航接收机芯片化和多导航源信息综合处理是卫星导航接收机发展方向之一。发展体系及思路2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架：卫星导航接收机发展体系及思路多系统多模接收机高性能接收机抗干扰接收机卫星导航接收机微电子化技术与其他传感器组合型接收机机载、海用、车载及手持军民两用平台应用领域2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架多系统多模式接收机所包含的技术：发展体系及思路宽带天线和射频通道复用技术软件接收机技术数字跟踪通道符合技术综合一体化天线设计技术2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架高性能接收机所包含的技术：发展体系及思路高灵敏度技术高动态技术差分定位技术测姿测向技术精密授时技术军码直捕技术高精度测量技术2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架：抗干扰接收机所包含的技术：发展体系及思路惯导组合技术抗干扰天线技术数字滤波器技术空时频联合抗干扰技术2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架：卫星导航接收机微电子化所包含的技术：发展体系及思路芯片总体技术射频芯片设计技术基带SOC设计技术2012.3研究基础卫星导航接收机发展的体系框架：与其他传感器相结合的组合型接收机所包含的技术：发展体系及思路罗兰C兼容技术紧耦合和超紧耦合技术多导航源信息融合技术自适应卡尔曼滤波器技术惯性辅助技术2012.3研究基础技术发展路线：目前现状：我国的卫星导航系统正处于建设中受大规模集成电路设计和制造工艺水平制约现有接收机缺少接收机芯片制造、接收机算法研究、抗干扰和抗多径算法研究、核心软件开发、广域高精度差分定位系统的建立、星基航空导航系统的形成等关键技术发展目标：发展卫星导航接收机新方法新技术重点研究多系统多模高性能卫星导航接收机装备的关键技术和芯片发展体系及思路2012.3研究基础技术发展路线图：发展体系及思路多系统多模接收机基本样机高性能接收机关键技术攻关包含：高灵敏度技术高动态技术精密授时差分技术综合抗干扰接收机样机多个宽窄压制干扰和欺骗干扰的综合处理技术和设计技术接收机芯片样片实现军用直捕导航基带单芯片卫导/罗兰C组合接收机样机卫导/INS紧耦合接收机样机2015年技术状态2020年技术状态射频+基带芯片通用平台，达到能通道复用，信息兼容定位，快速捕获，综合天线，软件接收机处理多系统多种功能综合的高性能接收机样机多系统综合抗干扰模块化和芯片化实现接收机和天线综合抗多径技术卫导/INS/罗兰C综合导航接收机典型应用和工程化实现不同平台的应用需求的多系统多模式接收机组件导航通信一体化芯片广域差分、网络中心战、精确打击等系统应用技术综合应用终端技术实现2012.3研究基础卫星导航接收机技术的发展分三个方面：第一是共性技术发展，解决多系统多模式集成、综合抗干扰、多系统组合及微电子化等技术；第二是专项技术发展，解决高动态、高灵敏度、高精度测量、高精度授时、差分及性能评估等技术；第三是系统应用技术发展，解决区域增强、导航战策略及系统、卫星导航的电子欺骗和反电子欺骗、精密进近和着陆等技术。发展建议2012.3研究基础2015年前的发展目标：解决多系统多模式集成、高性能、低成本、小型化、可靠性及安全性问题所涉及的关键技术研发为目标，突破高性能接收机、多系统多模式集成接收机、抗干扰接收机以及接收机微电子化的关键技术，具备满足不同平台需求的多系统多模高性能接收机，实现我国卫星导航接收机研制的关键技术达到国际先进水平发展建议2012.3研究基础2020年前的发展目标：保证导航信息的可靠性、连续性、可用性和完好性，与作战系统、指控系统、授时系统发生信息的交互，相应地增加硬件交联和信息的融合处理，解决应用环节面临的与各种武器平台中其他系统交联和兼容、信息互通和保障性能等关键问题，突破卫星导航接收机使用中需要解决的新问题，为卫星导航接收机的军事应用和产业化提供技术支撑，实现我国卫星导航接收机技术和应用领域全面达到国际先进水平。发展建议2011.12第25页汇报完毕请批评指正