GNSS導(dǎo)航用的 L1、L2 和 L5 頻段選項(xiàng)（gnss l1頻率）

題記：基于位置的定位功能帶來了很多價(jià)值 – 而不僅僅是室內(nèi)定位應(yīng)用。無論是資產(chǎn)跟蹤、逐向?qū)Ш?、欺詐預(yù)防還是健身，精確定位人、地點(diǎn)或事物的能力現(xiàn)在已成為大多數(shù)消費(fèi)者和商業(yè)應(yīng)用程序的關(guān)鍵部分。

根據(jù)研究公司 QYR 的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星是實(shí)現(xiàn)基于位置的服務(wù) (LBS) 的常用方式，這就是為什么全球 GNSS 芯片市場(chǎng)有望從 2019 年的 27 億美元增長(zhǎng)到 2026 年的近 38 億美元。在開發(fā)基于 GNSS 的解決方案時(shí)，設(shè)備 OEM、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要仔細(xì)考慮他們的頻段和星座選擇如何直接影響準(zhǔn)確性、一致性等。

僅在過去十年中，星座選擇顯著增加，中國(guó)的北斗和歐洲航天局的伽利略加入了美國(guó) GPS 和俄羅斯 GLONASS 全球系統(tǒng)。兩個(gè)區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng)也在 2018 年全面投入運(yùn)行：日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng) (QZSS) 和印度的 IRNSS/NavIC。

每個(gè)星座都有多個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)都以自己的頻率運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)最大限度地提高了定位精度，因?yàn)榻邮掌骺梢允褂脙蓚€(gè)頻率來最大限度地減少電離層產(chǎn)生的誤差。兩個(gè)頻率的信號(hào)也增加了當(dāng)接收器需要信號(hào)時(shí)信號(hào)可用的可能性。一些系統(tǒng)使用第二或第三頻率來提供校正數(shù)據(jù)以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性。為了獲得更高的精度，接收器需要從盡可能多的衛(wèi)星接收信號(hào)。

GNSS 星座類型和頻段

全球定位系統(tǒng)(GPS)

幾乎所有民用（消費(fèi)者和企業(yè)）接收器都支持 GPS 的 1575.74 MHz 的 L1 信號(hào)，其中包括粗略/采集（C/A）碼，以及只有授權(quán)用戶才能訪問的加密精度（P(Y)）碼.未來，L1 信號(hào)將通過 L1C 增強(qiáng)，以增加民用用戶的可用性和軍事用戶的 L1M。

GPS 的 1227.6 MHz 的 L2P(Y) 信號(hào)長(zhǎng)期以來一直用于精密軍事應(yīng)用。民用用戶也可以以“無代碼”方式使用它，接收器首先找到 L1 信號(hào)，然后使用 L2 信號(hào)的一些信息來提高準(zhǔn)確性。與 L1 一樣，GPS 現(xiàn)代化計(jì)劃正在添加兩個(gè) L2 信號(hào)：L2C，它的精度不高，而是一種更強(qiáng)、更慢的信號(hào)，旨在用于更具挑戰(zhàn)性的環(huán)境。接收者無需先接收 L1 即可訪問 L2C。另一個(gè)新信號(hào) L2M 僅對(duì)授權(quán)用戶可用。

GPS 在 1176.45 MHz 的 L5 信號(hào)是為航空安全而開發(fā)的。它是 GPS 提供的最先進(jìn)的民用信號(hào)，因?yàn)樗?L1 和 L2 的精確碼更快，而且功率更高，頻率更低。 L5 目前已廣泛可用（來自 12 顆衛(wèi)星），預(yù)計(jì)將在 2024 年完全可用（24 顆衛(wèi)星）。

《GPS-GNSS 天線》

GLONASS（格洛納斯）

GLONASS 的主要信號(hào)，有時(shí)稱為 G1，位于 L1 附近，頻率為 1602 MHz。它在所有現(xiàn)代定位系統(tǒng)中是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗褂?FDMA 而不是 CDMA，從而削弱了它的準(zhǔn)確性。即便如此，民用應(yīng)用已經(jīng)成功使用了幾十年。

GLONASS L2 (G2) 位于 1246 MHz，也使用 FDMA。計(jì)劃要求未來的衛(wèi)星在 GALILEO E5b 旁邊以 1201 MHz 的新頻率（稱為 L3）進(jìn)行傳輸。

北斗

北斗 B1 靠近 L1，以 1561.098 MHz 為中心。第二個(gè)信號(hào)計(jì)劃直接在 L1 上方，頻率為 1589.742 MHz。最新的北斗衛(wèi)星還包括一個(gè) 1575.42 MHz 的信號(hào)，與 GPS 的 L1C 幾乎相同。

北斗的雙頻工作頻率較低的 B2 為 1207.14 MHz。與現(xiàn)代化的 GPS L2 信號(hào)非常相似，較窄的信號(hào)是公開可用的，而較寬、更高精度的信號(hào)僅對(duì)授權(quán)用戶可用。

與 GALILEO 類似，北斗還有第三個(gè)信號(hào) B3，位于 B2 上方，頻率為 1268.52 MHz。它有開放的和僅限授權(quán)用戶的版本。

《用于弱信號(hào)的 GNSS 接收器》

GALILEO （伽利略）

GALILEO 衛(wèi)星以與 GPS 的 L1 相同的 1575.42 MHz 頻率傳輸 E1 信號(hào)。 E1 旨在與此信號(hào)和其他附近信號(hào)共存。它也與 GPS 的 L1C 非常相似。

雖然 GALILEO 是純粹的民用系統(tǒng)，但它也有一組信號(hào)，稱為公共監(jiān)管服務(wù) (PRS)，專供授權(quán)用戶使用。一個(gè)以 E1 為中心，另一個(gè)以 E6 為中心。這些信號(hào)的帶寬比開放服務(wù)信號(hào)更寬。

GALILEO 的 E5 信號(hào)分為 E5a 和 E5b，每個(gè) 20.46 MHz 寬。 E5a 以 1176 MHz 為中心，與 GPS 的 L5 位于同一位置，而 E5b 以 1207 MHz 為中心。它們可以單獨(dú)使用，也可以一起使用。與 GPS 的 L5 一樣，E5 旨在提供更高的精度和更高的可用性。

GALILEO 的 E6 信號(hào)以 1278.75 MHz 為中心。 E6 與 QZSS 的 L6 信號(hào)位于同一位置并在使用上類似，它為高精度服務(wù)傳輸校正數(shù)據(jù)，通常用于提供精確單點(diǎn)定位 (PPP)。 E6還提供了更高的數(shù)據(jù)率，使其成為需要全球、高精度定位的應(yīng)用的理想選擇。

IRNSS/NavIC

IRNSS 有兩個(gè)信號(hào)：一個(gè)與 GPS L5 位于 1176.75 MHz，另一個(gè)位于 2492.028 MHz。后一種信號(hào)（在 S 波段中）目前在定位系統(tǒng)中是獨(dú)一無二的。接收器可以使用 L5 信號(hào)——連同 L1 頻段中的 GPS、GALILEO、BDS 或 GLONASS 信號(hào)——來提供雙頻操作的好處。兩個(gè)信號(hào)可以獨(dú)立使用以提供單頻位置。

NavIC 系統(tǒng)還計(jì)劃傳輸覆蓋區(qū)域的電離層校正數(shù)據(jù)，從而提高準(zhǔn)確性。

《蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于位置的服務(wù)：從 GSM 到 5G NR》

QZSS

QZSS 有四個(gè)信號(hào)。三個(gè)與 L1、L2 和 L5 的 GPS 幾乎相同，而第四個(gè)是 L6 的新信號(hào)（與 E6 位于同一位置），頻率為 1278.75 MHz。與 GALILEO 的 E6 一樣，L6（也稱為 LEX）信號(hào)以更快的速度提供數(shù)據(jù)，從而能夠分發(fā)新型數(shù)據(jù)。這現(xiàn)在被用于提供免費(fèi)、開放的校正數(shù)據(jù)，允許該地區(qū)的免費(fèi) PPP，以前只能通過訂閱 L 波段服務(wù)獲得。

典型的接收器組合

過去，雙頻接收器可能只是一個(gè)可以同時(shí)接收 GPS 和 GLONASS L1 的接收器。今天，這種級(jí)別的功能是意料之中的，因此現(xiàn)代“單頻”接收器通常支持 GPS L1、GLONASS L1 和北斗 B1，這實(shí)際上是三個(gè)不同的頻率。許多現(xiàn)代接收機(jī)也支持 GALILEO E1。

為了滿足對(duì)更高準(zhǔn)確度和更穩(wěn)健定位性能的需求，真正的多頻段接收器正變得越來越普遍。它們集成了至少一個(gè)與 L1/B1/E1 頻段集“顯著不同”的頻率。在過去，這通常意味著嚴(yán)格支持 GPS L1、GPS L2P(Y)（無論是否無代碼），也許還有 GLONASS L1?，F(xiàn)代多頻段接收器對(duì)它們有更高的期望，通常分為以下幾類：

商業(yè)/工業(yè)：

GPS L1C/A、L1C、L2C

GLONASS（格洛納斯） L1, L2OF

BDS B1（也可能是 B2）

伽利略 E1、E5b

消費(fèi)者/商業(yè)：

GPS L1C/A、L1C、L5

GLONASS（格洛納斯） L1

北斗 B1

伽利略 E5a

消費(fèi)者/商業(yè)（僅限印度次大陸）：

GPS L1C/A, L1C

GLONASS（格洛納斯） L1

北斗 B1

伽利略 E5a

NAVIC/IRNSS L1C, L5

高精度/參考：

GPS L1C/A、L1C、L2P(Y)（無碼）、L2C

GLONASS（格洛納斯） L1、L2

北斗 B1、B2、B3

伽利略 E1、E5、E6

QZSS L1C、L6

NAVIC/IRNSS L1C, L5

《海洋遙感技術(shù)：高頻、海洋和基于 GNSS 的雷達(dá)》

所有這些都需要考慮很多。這就是為什么設(shè)備 OEM、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師經(jīng)常需要另一種導(dǎo)航方式：經(jīng)驗(yàn)豐富的合作伙伴來幫助他們導(dǎo)航所有 GNSS 選項(xiàng)。

一個(gè)例子是擁有數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)的天線供應(yīng)商克服了各種具有挑戰(zhàn)性的用例。這種合作伙伴可以幫助確定頻段和星座選擇如何直接影響解決方案的準(zhǔn)確性、一致性等。 Taoglas就是這樣一家公司。