GNSS接收机今非昔比，大相径庭

JAVAD GNSS的Triump-1Mh Plus接收器具有874个通道，用于获取所有可用的GNSS

卫星和获得专利的移动天线技术，可实现强大的UHF和蜂窝通信。（图片来自：JAVAD）

全球卫星导航系统已经从单一的GPS发展演变到多星座多频点的GNSS，空间卫星系统和地面运控系统，在相关的政府和军方控制之中，而接收机则是在制造商手中，必须应对各个系统的信号变化，这是“上面千条线，下面一根针”的难题，但是又不得不适应之。接收机的大部分进展都是进化过来的，很少有戏剧性根本性的变化。但是今非昔比，与十多年前比较，接收机已经进步太多了。主要有三点：一是多星座多频段已经成为普遍现象，似乎兼容互操作已经成为标配；二是抗干扰反欺骗成为重要目标之一，韧性PNT的概念深入人心；三是多传感器和多信源融合成为发展的主流，室内外融合成为必然的方向。那么未来了解GNSS接收机当前状态，不妨听听若干制造商对于三个问题的回答。

《GPS世界》杂志最新一期封面故事的参与者是这些制造商，他们是：伊奥斯定位系统公司— 莎拉·奥尔班（SA），营销总监；JAVAD GNSS — 西蒙·巴克什（SB），产品开发副总裁；海克斯康的自主和定位部门——程志伟（SC），核心部门经理；天宝公司（Trimble） —卡尔·布拉德肖（KB），移动扫描市场经理；u-blox —奥雷斯特·康塞皮托（OC），产品战略定位主任；Septentrio — 弗朗索瓦·弗洛伊隆（FF），产品管理主管；Hemisphere — 迈尔斯·韦尔（MW），营销副总裁；热内克公司(Geneqinc) — 勒内·帕里塞(RP)，总裁。

Trimble MX50 等移动扫描系统使测量公司能够安全准确地收集点云和道路的沉浸式图像，

而无需将测量员放在现场。（图片：Trimble）

第一问：你们的接收机的最新的终端用户应用是什么？它带来了哪些挑战，你们的接收机如何应对这些挑战？

  莎拉·奥尔班 （SA）：Eos定位系统很幸运拥有跨越各行各业的创新客户。在过去的几周里，我们已经与使用艾睿电子系列 GNSS 接收机来满足无数业务需求的客户建立了联系。这里只是几个例子：在加勒比海的马提尼克岛，奥德赛使用带有RTK的Arrow 100+在具有挑战性的环境中获得准确的水务公司位置。在德克萨斯州，中游管道运营商Kinetik及其GIS经理Papillon Romero为他们的现场工作人员配备了Arrow Gold，以更新以前不可靠的遗留竣工位置。在加拉帕戈斯群岛，一名研究人员一直在使用Arrow Gold+和伽利略高精度服务（HAS）对无人机图像进行地理配准。在科罗拉多州，GIS专家吉姆·凯西（Jim Casey）使用Arrow Gold在增强现实中将日本拘留营带入生活。

  西蒙·巴克什 （SB）：我们的一位客户是一家领先的建筑承包商，他们使用我们的 DELTA GNSS 接收机在深裂缝注浆变形期间进行监测，以确保在补救工作期间地面的自然状态不受干扰。

  程志伟（SC）：海克斯康的自主和定位部门最令人兴奋的项目之一是采矿业的自动公路列车队列行驶应用。在这种情况下，运输原材料（在这种情况下为铁矿石）在驾驶员安全、劳动力短缺和燃料成本上升方面构成了巨大挑战。我们的部门目前正在开发一种自动运输系统，通过集成线控驱动、感知、定位和路径规划技术来解决这一挑战。我们的定位系统采用海克斯康的PwrPak7D-E2和TerraStar-C PRO解决方案 ，它结合了GNSS+INS技术和实时运动学（RTK）技术。

  卡尔·布拉德肖 （KB）：传统的测量方法或基于三脚架的高速公路扫描可能既耗时又危险。测量公司不希望测量员在沿道路行驶时处于交通危险之中。移动测绘使他们能够安全、准确、高效地收集详细的点云和高速公路的沉浸式图像，而无需在现场部署测量员。

  奥雷斯特·康塞皮托(OC) ：在 u-blox，我们看到对用于高级驾驶辅助系统 （ADAS） 应用和移动机器人（如机器人割草机）的 GNSS 接收机的需求不断增长。当需要准确、可靠的高可用性位置时，采用 GNSS 技术。在自主运营领域，客户不断推动 u-blox 提高可靠性，同时保持或理想地提高位置精度，即使在具有挑战性的环境中也是如此。

  弗朗索瓦·弗洛伊隆(FF) ：我们最近的最终用户应用之一与关键任务基础设施（包括金融、数据中心、能源和电信）的弹性时序有关。相关的Septentrio产品是mosaic-T。最近增加的AtomiChron授时服务通过为所有GNSS星座提供导航消息身份验证（NMA），进一步增强了其授时精度，GNSS弹性和反欺骗。集成这项技术的第一个客户是Meinberg。

  迈尔斯·韦尔 （MW）：伽利略高精度服务（HAS）在传统的GNSS市场、GIS和测绘领域引起了新的兴趣，在这个市场中，全球20厘米精度的可用性正在引起许多人的注意。虽然有许多技术可以提高这个市场的精度，但很少有合适的。通常，这项工作发生在无法提供校正的蜂窝连接所在的偏远地区。它们也可能位于世界上无法获得卫星增强系统（SBAS）或无法满足性能预期的地区。伽利略HAS解决了这两个问题。我们现在在我们的Phantom和Vega接收器中支持它。

Geneq Inc.员工Alex Arsenault在蒙特利尔安茹操作SXblue Platinum接收器。

（图片来源：Nikita Sapeguine / Geneq）

第二问:在过去几年中，我们看到两个新的全球导航卫星系统星座的完成，更正服务选项大幅增加。这对接收机的设计和/或功能有何影响？

SB：我们的 874 个通道的 TRIUMPH ASIC 设计能够支持所有星座和信号，以利用当前和未来的 GNSS 技术。此外，我们的J-Star PPP服务使用地球静止卫星广播进行全球交付和厘米级定位，将运营扩展到没有网络或基站设置和运营不可行的偏远地区。

SC：除了GPS和GLONASS之外，北斗和伽利略加入使得人们开启接收机可以看到40多颗卫星,相比之下，20年前有10或12颗卫星被认为是良好的可用性。这为哪些测量有助于定位解决方案提供了更多的选择，前提是接收机可以对视图中的所有卫星进行测量。海克斯康的 NovAtel的OEM7旨在支持所有GNSS星座和频率，这也需要支持许多信道。在天空中发射更多卫星的好处是在具有挑战性的条件下，有许多障碍物，并且在畅通无阻的条件下加强了定位几何形状。除了更多的卫星，北斗和伽利略加入还在E6/B3频段引入了新的频率(除了L1/L2/L5之外)，这在全球PPP解决方案中特别有用，例如天空RTK 和TerraStar C-PRO校正服务。

KB：我们与所有其他 Trimble GNSS 产品组合相同的方式将这些星座纳入我们的移动扫描产品组合，并且通过了严格、久经考验的方法。

FF：Septentrio接收机已经支持所有GNSS星座，以实现高精度和弹性定位。我们通过最新的固件版本在我们的产品中添加了伽利略E6支持和OSNMA，北斗三期卫星（PRN>37）和其他新信号（B3I，B2b）。我们还通过基站接收器或参考接收器提供后端核心技术，为校正服务的大幅增加做出了贡献。例如，PolaRx5参考接收机在全球范围内用于作为许多校正网络基础设施。在所有关注星座和信号的支持下，Septentrio产品正在成为关键基础设施的一部分。因此，它们必须具有可靠的连续运行和安全性，以保护它们免受潜在的干扰或欺骗攻击。此外，Septentrio最近推出了不可知的校正合作伙伴计划，以帮助客户在不断增长的纠正产品迷宫中找到自己的方式，并促进将正确的服务集成到他们的系统中。

FF：我们的客户越来越多地在全球市场运营。为了满足这一需求，u-blox 接收器支持全球和区域星座，例如日本的准天顶卫星系统 （QZSS） 和印度区域导航卫星系统 （IRNSS，又名 NavIC）。校正服务的报价也已经发展到能够服务于全球市场，转向单向流，可能通过L波段分配。我们支持完整的校正服务组合，响应所有商业和性能要求，从即将推出的免费、低精度校正服务，到用于自动驾驶的分米级功能安全认证校正服务。

MW：自 2019 年以来，我们的核心接收机技术本质上是多 GNSS 和多频率设计。这使我们的工程团队成员能够快速适应新的和新兴的解决方案，并使Hemisphere能够满足用户和市场需求。Hemisphere 还与我们的集成商合作，认识到需要简化选择接收机的决策过程。虽然可以将我们的接收机配置为仅跟踪特定的星座，但Phantom和Vega成为多GNSS接收机的标配。同样，客户端可以选择仅 L1 或全频率。这就是为什么许多集成商将很快能够利用伽利略HAS的原因。

RP：我们已经用新的GPS芯片和固件更新升级了我们的SXblueGPS接收机，以跟上可用的新星座。关于新的校正服务，SXblueGPS已经使用并使用SBAS校正服务及其遍布全球的相关网络，以提高其精度。如果没有通过互联网或SBAS提供的校正服务，他们使用L波段校正服务实现全球覆盖。在某些情况下，对于地形基础和移动解决方案，UHF链路提供定制的校正服务。

半球GNSS的GradeMetrix是用于基于GNSS的机器控制和制导应用的机器制导解决方案。（图片：半球）

第三问: 干扰和欺骗是否在你们的关键市场中带来了重大挑战？如果是这样，您如何解决这些问题？

SB：是的，AJ/AS 扩展了现有的 RAIM 以确保职位质量。获得专利的抗干扰和反欺骗技术可识别并抑制 GNSS 干扰，同时保持良好信号的导航。更新的导航电文身份验证固件进一步扩展了 AJ/AS 保护。

SC：干扰和欺骗等 GNSS 干扰在我们的许多市场中确实存在重大的定位挑战，尤其是安全和 24-7 全天候运行至关重要的国防、海洋和自主应用。GNSS干扰发生（和被检测到）的频率及其对应用的严重程度取决于市场。这是一种可以通过精心设计的用户设备来缓解的威胁,海克斯康的NovAtel开发了全面的GNSS弹性产品组合，以确保我们的干扰抑制技术保护用户的定位功能，从GAJT天线一直到接收机级别。NovAtel的OEM7接收机,包括我们的GNSS弹性和完整性技术（GRIT）固件选项，该选项通过数字滤波器提供欺骗检测，干扰检测和缓解，以及用于高级态势感知的时间标记数字化样本。

KB：由于它适用于使用 Trimble MX50 的移动扫描，因此干扰和欺骗并不是重大挑战。

FF：一个工程师团队正在不断改进我们的抗干扰和反欺骗技术。如今，u-blox 客户更加关注与 GNSS 干扰相关的风险，包括有意和无意的风险。GNSS被采用在关键基础设施和自动驾驶汽车中，干扰和欺骗可能导致严重后果。虽然没有一个系统是绝对安全的，但增加信息来源可以大大提高抵御干扰和欺骗攻击的能力。多星座GNSS接收机、多频段星座、惯性传感器和加速度计都可以单独用作额外的安全层，有助于提供更强大的解决方案。作为我们接收机功能安全计划的一部分，在定位引擎级别实施其他测量。伽利略的开放服务中的导航电文认证（OS-NMA）引入的经过身份验证的信号的可用性,也将有助于提高GNSS抗干扰的鲁棒性。

FF：当然，我们看到许多应用中对弹性以及有保证的定位、导航和授时 （PNT） 的需求大幅增加。现在，提供可靠的信息对于许多市场至关重要，例如机器控制、机器人、计时、基础设施和有保证的 PNT。我们的多频多星座GNSS技术不仅可以最大限度地提高天空部分受阻区域的定位精度和可用性，还可以提供额外的抗干扰和防欺骗能力。得益于内置的高级干扰抑制 （AIM+） 技术，我们所有的 GNSS 接收机都能抵御干扰和欺骗，该技术可抑制从简单的连续窄带信号到最复杂的宽带和脉冲传输等最广泛的干扰源。

MW：幸运的是，干扰和欺骗在我们的大多数市场中并不常见。然而，它们的本质是这样的，它们可以在任何时间、任何地方、没有任何警告地出现。这可能会导致用户的常规计划突然停止。Hemisphere 的 Cygnus 干扰解决方案可提供高达 60 dB 的干扰保护，默认情况下内置于我们当前一代的产品中。拥有Cygnus可以在正常工作和寻找替代解决方案之间产生差异。通过伽利略卫星提供的一个受欢迎的工具是OS-NMA信号验证，它提供了针对欺骗攻击的出色保护。固件更新为我们当前的产品平台提供了对 OS-NMA 欺骗保护的访问权限。由于我们的标准产品已经激活用于多星座操作，因此简化了用户的集成。

RP：考虑到来自电话和电网等以及建筑物、树木，当然还有天气的大量信号，干扰是不可避免的。为了缓解这种情况，我们使用多频和多GNSS天线，使我们能够在干扰区域获得最佳接收效果。此外，我们拥有最先进的GPS芯片，可以阻止和净化产生失真的信号。另一方面，存在故意的GNSS伪造或无线电业余爱好者的干扰，他们为无人机和其他导致GPS信号丢失的设备传输无线电信号，而我们的SXblueGPS的最新技术算法减轻了这些干扰。