GNSS软件接收机已跨越大众应用的拐点

曹冲新时空智库

近些年来,GNSS应用产业最大的技术进步是在什么方面?是在接收机领域,这是一个潜移默化的过程,在不知不觉中,在岁月静好中,在那些远去的记忆中,GNSS接收机有了翻天覆地的变化,这是理所当然的吗?是,也不是。在《GNSS技术趋势蓝皮书—》的报告中,我们就指出,GNSS技术发展大趋势中,GNSS接收机发展变化之大,是最为明显的,GNSS系统之多星座、多频率、多信号的革命性变化,随之而来的当然是接收机的变化,包括天线之变。而接收机之变是市场化、规模化、大众化、产业化的结果,消费需求是万变之源。其中是市场化的伟大力量把GNSS应用服务产业推向崭新的发展高度、深度和广度。

实质上,GNSS接收机真正的重大变化是在软件接收机上,换句话税,是在软件无线电上,现代的科学技术革命,在某种意义上说,是一种流动,或者说是流变革命,也是一场移动与信息革命,而真正革命的底蕴基础是无线电(Radio),无线电让世界万物都能够流起来,动起来,同时它又将无线变成无限,这是一百多年来,人类最为革命性的创造,没有之一,这就是无线电广播,这就是收音机。一个广播电台,在其覆盖范围内,可以有无限多个用户,收听广播。后来,又演变成为无线电电视广播。

卫星导航,就是无线电广播的又一范例。实现了全球化的定位导航授时,但是,这又是难以随便复制和拷贝的模式,就这个“无线=无限”的模式,也是卫星通信和卫星遥感等等望尘莫及的。无线电技术的最新进展之一是软件定义无线电或SDR。SDR通常由两个组件组成:一个称为射频(RF)前端的硬件和一个在通用计算机上运行的软件。前端的工作是将其天线接收的无线电频谱的一部分转换为可由软件处理的数字数据流。软件对数据进行解码以产生期望的结果。由于该软件在处理无线电信号时承担了大部分“繁重的工作”,因此它通常被称为SDR接收机。

SDR技术进入GNSS领域不足为奇。事实上,年,有关GNSSSDR的开创性文本《软件定义的GPS和伽利略接收机:单频方法》(ASoftwareDefinedGPSandGalileoReceiver:ASingleFrequencyApproach)出版,同时还销售了一个拇指大小的驱动器廉价射频前端,该前端允许研究生和其他人自己试验GNSSSDR。从那个时候开始,至今,GNSS软件接收机,已经经过了四分之一世纪的发展历程,首先是突破了能够实时处理运作的难关,成为真正是实用型接收机,成为GNSS接收机研究开发的强大工具;其次,是其开源化的发展,成为一种真正人人可用的公共资源,持续不断地在演化进步,在许多方面体现了其优势,能够随着GNSS系统本身的发展,而不断地更新、再设置,无需无休无止地更换硬件;第三是得到了许多实实在在的推广应用,如在空间卫星定轨、空间物理探测、空间飞行控制……的一系列空间应用中,在教育培训演示体验中,成为重要的基础培训教育资源和测试仪器设备,得到了广泛的推崇

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