2010年12月9日，中國全球定位系統(tǒng)技術應用協(xié)會2010年會暨“十二五”衛(wèi)星導航定位產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)專家論壇在北京舉行。會上，和芯星通科技（北京）有限公司總裁韓紹偉做了題為《第三代GNSS系統(tǒng)及全北斗兼容接收機芯片設計》的報告。

和芯星通科技（北京）有限公司總裁韓紹偉

　　以下是報告全文：

　　今天我這個報告的題目是，介紹第三代GNSS系統(tǒng)的概念，同時介紹全北斗兼容接收機芯片設計這個思路。前面各位企業(yè)家專家都講得非常好，很多內(nèi)容顯示我們這個領域這個方向的重要性。給我做了很多鋪墊。所以我想今天講的主要內(nèi)容，第一個第三代GNSS這個系統(tǒng)概念，同時講這個北斗對我們GNSS系統(tǒng)的貢獻。然后介紹第三代接收機，就是第三代GNSS系統(tǒng)的接收機應該是什么樣，再說兼容全北斗。最后給出自己的結(jié)論。

先是第三代GNSS系統(tǒng)這個概念，我們回顧全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展，可以看出這么幾個階段，第一個階段就是最早的俄羅斯當時的蘇聯(lián)發(fā)了第一顆衛(wèi)星。發(fā)現(xiàn)它的多普勒可以幫助定位，隨后1960年美國就做這個事后。64年就開始正式運營了，它主要應用于美國海軍，水文測量和大地測量，在我們國家也得到了很多應用。但是呢，隨后美國就研制了第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。它就是現(xiàn)在我們用的GPS系統(tǒng)，這個GPS系統(tǒng)，也是分三個部分我們曹老師說還有環(huán)境部分。美國的GPS是1973年開始成立聯(lián)合辦公室。到95年完全運行。它取得了巨大的成功。在各個領域，它最初的應用目的是在軍用，但是得到了非常大家都知道GPS，它不是專指美國的，但是沒辦法，它用了這個名字。當時呢也處于冷戰(zhàn)階段，所以俄羅斯也建造了它的系統(tǒng)。95年基本上注冊完了，但是后來衛(wèi)星又減少了，最后這三顆星要發(fā)上去，所以就發(fā)完了，結(jié)果這次發(fā)射失敗。這是第二代系統(tǒng)。但是隨著它的應用廣泛，剛才我們也看到了物聯(lián)網(wǎng)，它應用的非常廣泛。那如果這么多的應用依賴于美國國防部控制這個系統(tǒng)的話，這個對一個國家的安全性就會造成非常的的威脅。就是沒有這樣的話語權，這樣一來，歐盟，他們就提出一個建議，要做伽利略的系統(tǒng)，美國就盡量阻止它，不要做，不要做，但是它們還一定要做。所以伽利略系統(tǒng)是一種更先進的設計來建設這個伽利略的系統(tǒng)，美國制止不了，所以他就開始做了美國GPS現(xiàn)代化。隨著這個伽利略系統(tǒng)的建設，美國GPS現(xiàn)代化建設，包括在原來的基礎上，加了L2C，L5這樣的一些變化，使得這個系統(tǒng)變得更實用，更好用，這就是一個第2.5代的系統(tǒng)。

　　從這個發(fā)展階段，我們想期待的第三代的GNSS系統(tǒng)是什么?這里面有一個概念就是越多的應用對GNSS系統(tǒng)的依賴性就越大，對GNSS安全隱患要關注，所以我們結(jié)合這樣的一個背景，我們對第三代GNSS系統(tǒng)有這樣一些期望。第一個就是需要更多的衛(wèi)星，它要確保準確的位置。確保定位精度。它可以通過集合條件的改進確定精度。確保位置的可靠性。這是更多的衛(wèi)星給我們帶來的好處。同時呢，它還有更多的頻率和更多樣的調(diào)整方式，給我們帶來的好處是提高抗干擾的能力。比如說在手機上，這個頻率正好在這個時候受到干擾，你可以換不同的頻率，降低影響。第一個入口往往不告訴你去哪兒，因為他沒得到位置，所以首次定位時間實際上對我們客戶用戶的體驗來講，是非常重要的一個指標。同時提高高精度定位的可用性完好性和可靠性，像我們現(xiàn)在用的RDK可以達到靈敏度精度。我們現(xiàn)在只能做車輛導航，不能做輔助駕駛。因為車輛導航只要知道精密精度就可以了。你至少達到分米這個精度。但是多系口多頻率，這樣會讓RDK的性能，那個時候會對我們整個的應用產(chǎn)生一個非常巨大的變化和影響。

　　第三個就是要具有一定的通信能力，我們現(xiàn)在知道地面通信結(jié)合位置，通信和位置是密不可分的。是會改變我們的生活方式，提高我們的生活質(zhì)量，必須的。但地面通信它有的時候有，有的時候在山區(qū)或者沒有地面網(wǎng)的時候，可能沒有，用衛(wèi)星通信就有它的好處。一個是結(jié)合地面通信，同時具有衛(wèi)星通信的功能，這樣有雙向通訊的能力，或者單向單收的能力，這樣對整個的完好性會是一個補充。但安裝新改接收機，實現(xiàn)不同系統(tǒng)的衛(wèi)生信號這是更能提高整個坐標系統(tǒng)框架和衛(wèi)星控制能力的一個很大幫助。再有一點就是這個系統(tǒng)不能屬于哪一家的，不能只屬于美國國防部控制的。這個系統(tǒng)要有不同的國家和聯(lián)盟來維護。為什么車輛導航?jīng)]有那么多的應用，是因為它的精度不夠，是因為在GPS上面人為地加了一個AS的干擾，到了2000年的時候，才有今天的轟轟烈烈的車輛導航應用。這個就是政策對這個系統(tǒng)的影響。將來也是一樣。也有可能這些事情再度發(fā)生。

就像剛才前面這位學者講的這個政策對這個影響是我們不能承受的，它所造成的負面影響，是我們不能承受的。我們必須要通過一定的方式來解決這個問題，這個系統(tǒng)不能只由單一的國家來控制。用戶終端的額外成本要降到最低，這樣使得它的應用會更普遍，這是我們期待的第三代的系統(tǒng)，那大家一定會問，你第三代系統(tǒng)是什么呢，好象包羅萬象，實際上也很簡單，第三代系統(tǒng)是滿足這些需求的，開放的，可擴展的系統(tǒng)。它的組成是什么，空間的部分，這個系統(tǒng)空間部分就是所有導航系統(tǒng)的衛(wèi)星，GPS衛(wèi)星是這個系統(tǒng)的衛(wèi)星，伽利略的也是，北斗的也是。日本的星雖然是區(qū)域的，也是，印度的星也是。目前至少有70顆在天上，這就是定義的第三代的系統(tǒng)。地面的控制部分，因為GPS衛(wèi)星是由美國控制的，我們北斗星是由我們中國政府控制的。伽利略是由歐盟來控制的，不同的部分，在第三代系統(tǒng)里面它的衛(wèi)星部分，一部分不同的部分衛(wèi)星是由不同的國家和聯(lián)盟控制的。同時提供衛(wèi)星軌道和適中的信息，這樣實際上他們對系統(tǒng)的差異就在于這個系統(tǒng)的不同和時間系統(tǒng)不同。實際上就把不同國家的系統(tǒng)統(tǒng)一在統(tǒng)一的空間框架和時間框架里頭，這樣實際上它就變成了一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。而不是一個單一的。是把各個系統(tǒng)聯(lián)系在一起。用戶部分具有一定通信功能的多系統(tǒng)GNSS接收機，就是你的接收機一定要能夠做到這一點，假如說你的接收機只是做GPS的，你還是一個GPS系統(tǒng)的。這個第三代系統(tǒng)是一個開放的可擴展的，任何一個國家比如說巴西，它要建立一個系統(tǒng)，它可以把它的衛(wèi)星發(fā)上去，它的地面控制站做好。這里面提到了一個兼容概念，這個概念很重要。什么叫兼容，我不要害別人，我建一個系統(tǒng)，不要讓別人的系統(tǒng)不工作。如果你建一個系統(tǒng)，讓原來的系統(tǒng)不工作。那可能就不允許了。這個兼容是一個很苛刻的條件。同時又一個互操作，讓系統(tǒng)盡量相似，使得我的用戶機的成本不要增加。這樣的話，對他的應用和推廣都會造成影響;所以就是在額外成本最小的前提下，實現(xiàn)互操作。下面整理一下我們北斗系統(tǒng)對整個第三代GNSS系統(tǒng)的貢獻。

　　第一個我們北斗系統(tǒng)為GNSS系統(tǒng)就是現(xiàn)有的這幾個系統(tǒng)提供了新的能力。通信服務通信功能，這個是在我們設計系統(tǒng)的時候就涵蓋了，GPS沒有這樣的功能，更多的衛(wèi)星和更好的頻率多樣性，因為我們增加了35顆星，頻率跟GPS略有不同，有的相同有的不同，所以上它增加了新的頻率，更多的信號分量和調(diào)整模式，也有不同，所以對于抗干擾，都有好處。同時我們這個北斗系統(tǒng)它的衛(wèi)星高度也不同。有12個小時13小時周期的，還有同步衛(wèi)星，實際上這樣一來，是提高了這個ITRF，就是坐標系的穩(wěn)定可靠性，因為現(xiàn)在精度這么高，任何一個坐標系，固定在地面上，所以實際上是再一個物理的空間里頭，有一個更穩(wěn)定的空間坐標系統(tǒng)。同時它有同步衛(wèi)星改進這個幾何精度和可靠性，縮短時間。更好的精度和完好性，有統(tǒng)一差分。剛才曹老師講的這個環(huán)境段，實際上在我們這個北斗系統(tǒng)里頭，可以提供廣域差分。高精度軌道這方面的內(nèi)容，使得整個系統(tǒng)更完善。提高互操作性和互交換性，它提供北斗GPS不同的坐標，這樣的話，讓整個的系統(tǒng)統(tǒng)一起來，提高位置和時間的可靠性，不受單一系統(tǒng)發(fā)生故障的影響。你單一系統(tǒng)發(fā)生故障你可以不用，你用其他好的系統(tǒng)，同樣可以定位，這就是整理一下北斗對我們第三代GNSS的貢獻。

　　下面講第三代接收機應該是一個什么樣子的類型。先回顧一下我們GNSS接收機。這是最早的。從衛(wèi)星信號接收到信號處理單元，給出位置速度和時間，后來就是有了葛珞曼斯，他們一般在不同系統(tǒng)的定位，在這個層面上進行組合。有北斗系統(tǒng)也是這樣，伽利略的系統(tǒng)也是這樣，那么我們現(xiàn)在的系統(tǒng)，包括我們現(xiàn)在國際上的GPS廠家提供的系統(tǒng)，基本上是在觀測值層面上進行組合。一個歷史比較悠久的公司做了一個GPS，往往要多加一個模塊，這樣對原來的不是全盤否定，我們在設計這個GPS芯片，我們面臨一個決策，是要統(tǒng)一架構，還是單一架構，最后的決定還是單一的。GPS貼上一個新的部分，包括glonass。重新開始。他們在加一個新的系統(tǒng)，實際上還是有了一定的難度。而我們的創(chuàng)新，這是我們問題，剛才說北斗來了，我這兒再說一句芯片來了，這個芯片是什么樣子，第三代系統(tǒng)，從系統(tǒng)層面，北斗GNSS跟伽利略是不同的系統(tǒng)。這就是第三代的衛(wèi)星部分和空間部分。任何適合GNSS衛(wèi)星只要收到任何適合，基站部分就是統(tǒng)一的可配置的基站架構。支持不同的調(diào)制模式。支持不同衛(wèi)星系統(tǒng)的相關器。然后位置和時間的計算是在統(tǒng)一的GNSS空間坐標系和時間基準的基礎上整合起來，然后又嵌入式的接收機自主完好監(jiān)測系統(tǒng)。它的內(nèi)容是什么呢，它可以檢測，我通過這個算法就可以把它檢測出來。如果一個系統(tǒng)領域里的一顆星出了問題，也可以檢測任何一顆星出了問題。它的在接收機里面就已經(jīng)設計好了。這樣使得你由于政治的因素，或者由于技術的因素，造成五顆星，造成整個系統(tǒng)不工作，不會受到影響，這也是我們夢寐以求的。這樣我們才放心。

　　這樣的一個接收機我酒吧它定位成第三代GNSS接收機，這個實際上是根據(jù)第三代GNSS系統(tǒng)這個概念引過來的，它是跟第三代GNSS系統(tǒng)相對應的這種接收機，它實際上是不分哪個系統(tǒng)，哪個系統(tǒng)都一樣，對于這個接收機來講。這個是我們希望的未來的這個接收機是這種類型的，它不會受任何政治的影響，同時它的性能又是最優(yōu)的，成本上不能有任何增加，或者是非常少的增加。下面實際上我想舉幾個例子。就是這種典型應用。第三代接受機和芯片的實現(xiàn)。這是多模多頻率的芯片，它實際上是滿足以這種思路第三代接收機的概念，這種思路設計思想來設計這樣的一個接收機核心芯片。從整機來看，天線部分是多帶寬接受，可以重疊，也可以分離。它是多重道可配置，從機帶部分來看，跟蹤單位都是可配置的架構。定位受時和通信為一體。從而實現(xiàn)任何系統(tǒng)的適合性都可以定位。接收機自主的完好監(jiān)測，一個系統(tǒng)里不同衛(wèi)星，各種衛(wèi)星，有的衛(wèi)星可能會出問題。和整個系統(tǒng)可能都會出問題的一個檢測功能，讓我們大家用了放心，讓每個國家的人用了都放心，具有信息發(fā)送和接收的能力，實際上跟地面通信也是互補的。所以整體來看，多系統(tǒng)多頻率將是衛(wèi)星導航GNSS系統(tǒng)接收機的主要特征。這是一個北斗GNSS雙系統(tǒng)四頻率的一個板卡。當然它也可以配置成L1，L2，它可以支持單獨在一起定位，聯(lián)合定位和對所有的完好性的監(jiān)測，支持這個RTK，還有支持AAS這樣的功能。

　　這個是一個全北斗的模塊。我們有北斗一號，北斗二號，實際上這個模塊是支持北斗一號和北斗二號全部都在一起的。因為我們現(xiàn)在過去我們國家研究北斗的時候都把這兩個系統(tǒng)分開，而我們這個概念，從我們第三代這個衛(wèi)星導航系統(tǒng)這個概念出發(fā)，我們沒有把它分開，我們是把它統(tǒng)一在一起，所以這個芯片都是支持的。所以這一塊是北斗一代的短信，北斗二號的B1，這都是可以調(diào)換的。

　　這是另外一塊板卡，這一塊是北斗B1GPSLD1，北斗2B1和B3。當然這里面也可以支持伽利略的E1。它的定位受時和通信。在這里都是支持的。

　　第三代GNSS系統(tǒng)的時代已經(jīng)到來，它是一個開放的平臺，它可以對現(xiàn)有的系統(tǒng)兼容的新系統(tǒng)增強。任何一個國家和聯(lián)盟都可以加入，中國的北斗系統(tǒng)以及定位通信一體化的特征，決定了它對第三代GNSS系統(tǒng)的巨大貢獻。

　　和芯星通的芯片和接收機是第三代GNSS接收機，它能在成本沒有顯著增加的情況下，實現(xiàn)互操作和衛(wèi)星可互換。第三代GNSS接收機的成功推出必將得到廣泛應用，它將是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。由于全北斗接收機性能的提高，成本的降低，它的更廣泛應用江蕙備耕深入的挖掘出來。