2021年11月外業中,星站差分GPS-NavComSF3050出現Nav Not Valid的問題,一旦出現這個現象,所有設備的位置信息馬上丟失,有時長達好幾分鐘。令人非常奇怪的是:NavCom 的狀態燈都是正常的,衛星數量穩定,差分信號穩定,當時博主懷疑很有可能是接收機的主機板子即信號解算出現了問題。
外業回來以后,博主將NavCom的主機寄回廠家,廠家進行了測試,24小時都是穩定的,下圖是NavCom精度收斂圖

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他們開始做的操作就是將L2C信號打開了,我們的接收機主機不知道為什么將L2C給關閉了。
然后,他們開始做L2C關閉和打開的對比測試,精度收斂圖如下
圖中前面的部分是沒開L2C,后面是開了L2C的,L2C開后精度收斂很快,且一直穩定。
現在可以肯定是外業期間定位信號丟失的主要原因是L2C信號關閉了,開啟L2C信號的命令如下:
[trackingmode]L2C,ON
[navmeasuse]L2C,ON
[profile]saveas,"myprofile"
現在博主很好奇,這個L2C是什么?
GPS信號最初民用的只有L1 C/A,為了滿足用戶定位導航授時性能的更高要求,美國于1998年宣布對GPS進行現代化,包括增加第二民用信號L2C(the L2 Civil)和增加第三民用信號L5等。
GPS的信號有兩種C/A碼,P碼。
C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機利用C/A碼計算定位。美國在90代中期為了自身的安全考慮,在信號上加入了SA (Selective Availability),令接收機的誤差增大,到100米左右。在 2000年5月2日,SA取消,所以,咱們現在的GPS精度應該能在20米以內。
P碼的誤差為2.93米到0.293米是C/A碼的十分之一。但是P碼只能美國軍方使用,AS(Anti-Spoofing),是在P碼上加上的干擾信號。
單頻接收機只能接收L1載波信號,測定載波相位觀測值進行定位。
雙頻接收機可以同時接收L1,L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣,可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響,可用于長達幾千公里的精密定位。
L5是第三種民用GPS信號,有利于GPS測量過程中的周跳探測、電離層延遲誤差改正和整周模糊度的確定,將民用定位精度從5米提升至30厘米。
以GPS_L2C、L5探討民用信號之發展_王哨軍
GPS現代化是隨著GPS深入應用和領域擴張提出的,民用導航市場的迅速發展對GPS的民用導航服務提出了更高的要求,為確保GPS民用導航領域的競爭優勢,GPS做了一系列改革,表1為GPS現代化進程列表:
如表1,2000年美國取消了SA政策,停止SA后使電離層傳播延遲成首要誤差源。2005年9月,之一顆BlockIIR-M衛星的入軌運行,為全球廣大用戶提供一個新的民用偽噪聲碼L2C碼,增發L2C可用雙頻衛星信號校正電離層延遲。2010年5月,美國正式發射了一顆BlockIIF衛星,同時宣布L5信號正式投入使用。L5信號是為了滿足生命安全領域應用和民用航空的需求而專門設計,與L2C、L1 C/A形成了3個GPS信號同時導航定位的新格局,使GPS信號具有更廣泛的實用范圍。
在L2上加發民用信號L2C是在已有軍用信號的基礎上加發民用信號,由于軍民測距碼在同一載波頻率上復用,給導航戰的實施帶來相當大的困難(增強軍用導航信號將影響民用信號)。L2C的重要目標是要改變民用信號C/A與軍用信號(PY)碼頻譜重疊在一起的設計方案,而要把二者的頻譜分開。這樣,在美軍實施導航戰去干擾民用信號時才不致影響軍用信號,同時在增加軍用信號功率以提高抗干擾能力時也不致影響民用。
L5由于采用新的頻段,它與GPS其它頻段信號及其他導航系統干擾減少了,新的頻段增加了CNSS總的頻段數,使民用導航 *** 外部干擾能力增強了,此外,L5作為新的頻段為GPS以后增發新的信號提供了頻率資源。
GPS_L2C信號捕獲和跟蹤研究_李懿
發射L2C信號的之一個目的是為現在越來越多的雙頻用戶提供服務,最主要是為需要用半 *** 技術來捕獲L2信號的用戶提供服務。
第二個目的是使L2頻率也可以被那些只能利用L1 C/A碼的單頻用戶所使用。主要是要為了解決L1 C/A碼較差的互相關性能,較差的互相關性能會使較強GPS信號干擾較弱GPS信號的接收。而L2C互相關函數的峰值電平可以比更大自相關低45dB,這要比C/A碼好24dB(251倍)。
GPS L2C、L5民用導航信號機應用分析_周坤芳
GPS L2載頻加發L2C信號,提高民用GPS接收機的導航定位精度
(1)實現民用GPS接收機的雙頻觀測,消除了電離層效應偏差
(2)加速RTK整周模糊度解,利于實現高精度測量
增發第三民用導航定位信號頻率L5,有益于GPS高精度的測量定位
(1)有益于GPS高精度的測量,確保用戶位置的置信度
(2)快速確定載波相位測量整周模糊度初始值,實現高動態GPS載波測量
結論:
NavCom采用的精密單點定位(PPP),利用預報的GPS 衛星的精密星歷或事后的精密星歷作為已知坐標起算數據,同時利用某種方式得到的精密衛星鐘差來替代用戶GPS 定位觀測值方程中的衛星鐘差參數,用戶利用單臺GPS 雙頻雙碼接收機的觀測數據在數千萬平方公里乃至全球范圍內的任意位置都可以2- 4mm級的精度,進行實時動態定位或2- 4cm級的精度進行較快速的靜態定位。
因此,一旦L2C定位信號停止跟蹤,NavCom基本上不能實現精密定位,外業中出現定位信號經常丟失的情況就不奇怪了。
參考文獻:
技術角 | GPS L1 L5雙頻定位系列文章之——揭秘L5
gps定位系統組成和L1、L2碼講解