NavCom SF3050出现Nav Not Valid问题的原因终于找到了

Posted 2022-03-08 xiaokcehui

2021年11月外业中，星站差分GPS-NavComSF3050出现Nav Not Valid的问题，一旦出现这个现象，所有设备的位置信息马上丢失，有时长达好几分钟。令人非常奇怪的是：NavCom 的状态灯都是正常的，卫星数量稳定，差分信号稳定，当时博主怀疑很有可能是接收机的主机板子即信号解算出现了问题。

外业回来以后，博主将NavCom的主机寄回厂家，厂家进行了测试，24小时都是稳定的，下图是NavCom精度收敛图

他们开始做的操作就是将L2C信号打开了，我们的接收机主机不知道为什么将L2C给关闭了。

然后，他们开始做L2C关闭和打开的对比测试，精度收敛图如下

图中前面的部分是没开L2C，后面是开了L2C的，L2C开后精度收敛很快，且一直稳定。

现在可以肯定是外业期间定位信号丢失的主要原因是L2C信号关闭了，开启L2C信号的命令如下：

[trackingmode]L2C,ON
      [navmeasuse]L2C,ON
      [profile]saveas,"myprofile"
     现在博主很好奇，这个L2C是什么？

GPS信号最初民用的只有L1 C/A，为了满足用户定位导航授时性能的更高要求，美国于1998年宣布对GPS进行现代化，包括增加第二民用信号L2C（the L2 Civil）和增加第三民用信号L5等。

GPS的信号有两种C/A码，P码。
      C/A码的误差是29.3m到2.93米。一般的接收机利用C/A码计算定位。美国在90代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了SA (Selective Availability)，令接收机的误差增大，到100米左右。在   2000年5月2日，SA取消，所以，咱们现在的GPS精度应该能在20米以内。
      P码的误差为2.93米到0.293米是C/A码的十分之一。但是P码只能美国军方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P码上加上的干扰信号。

单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。

双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，可用于长达几千公里的精密定位。
      L5是第三种民用GPS信号，有利于GPS测量过程中的周跳探测、电离层延迟误差改正和整周模糊度的确定，将民用定位精度从5米提升至30厘米。

以GPS_L2C、L5探讨民用信号之发展_王哨军

GPS现代化是随着GPS深入应用和领域扩张提出的,民用导航市场的迅速发展对GPS的民用导航服务提出了更高的要求，为确保GPS民用导航领域的竞争优势，GPS做了一系列改革，表1为GPS现代化进程列表:

       如表1，2000年美国取消了SA政策，停止SA后使电离层传播延迟成首要误差源。2005年9月,第一颗BlockIIR-M卫星的入轨运行，为全球广大用户提供一个新的民用伪噪声码L2C码，增发L2C可用双频卫星信号校正电离层延迟。2010年5月，美国正式发射了一颗BlockIIF卫星，同时宣布L5信号正式投入使用。L5信号是为了满足生命安全领域应用和民用航空的需求而专门设计，与L2C、L1 C/A形成了3个GPS信号同时导航定位的新格局，使GPS信号具有更广泛的实用范围。

       在L2上加发民用信号L2C是在已有军用信号的基础上加发民用信号，由于军民测距码在同一载波频率上复用，给导航战的实施带来相当大的困难(增强军用导航信号将影响民用信号)。L2C的重要目标是要改变民用信号C/A与军用信号(PY)码频谱重叠在一起的设计方案，而要把二者的频谱分开。这样，在美军实施导航战去干扰民用信号时才不致影响军用信号，同时在增加军用信号功率以提高抗干扰能力时也不致影响民用。
        L5由于采用新的频段，它与GPS其它频段信号及其他导航系统干扰减少了，新的频段增加了CNSS总的频段数，使民用导航抵制外部干扰能力增强了，此外，L5作为新的频段为GPS以后增发新的信号提供了频率资源。

        GPS_L2C信号捕获和跟踪研究_李懿

        发射L2C信号的第一个目的是为现在越来越多的双频用户提供服务，最主要是为需要用半无码技术来捕获L2信号的用户提供服务。
        第二个目的是使L2频率也可以被那些只能利用L1 C/A码的单频用户所使用。主要是要为了解决L1 C/A码较差的互相关性能，较差的互相关性能会使较强GPS信号干扰较弱GPS信号的接收。而L2C互相关函数的峰值电平可以比最大自相关低45dB，这要比C/A码好24dB(251倍)。
         GPS L2C、L5民用导航信号机应用分析
       GPS L2载频加发L2C信号，提高民用GPS接收机的导航定位精度
    （1）实现民用GPS接收机的双频观测，消除了电离层效应偏差
    （2）加速RTK整周模糊度解，利于实现高精度测量
      增发第三民用导航定位信号频率L5，有益于GPS高精度的测量定位
    （1）有益于GPS高精度的测量，确保用户位置的置信度
    （2）快速确定载波相位测量整周模糊度初始值，实现高动态GPS载波测量

     结论：

      NavCom采用的精密单点定位（PPP），利用预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据，同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数，用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4mm级的精度，进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位。

      因此，一旦L2C定位信号停止跟踪，NavCom基本上不能实现精密定位，外业中出现定位信号经常丢失的情况就不奇怪了。

     参考文献：

GPS载频信号简述（L1、L2、L3、L5）

技术角 | GPS L1 L5双频定位系列文章之——揭秘L5 

gps定位系统组成和L1、L2码讲解