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为何市场上支持Glonass的新模块会丢星、崩溃?

发表 2016/05/18

鉴于目前客户反映友商最新型号模块(支持GPS+Glonass)频频出现卫星突然丢失的现象、甚至系统崩溃,以及部分老版本NV08C-CSM(V3.1、V2.7、V2.1)接收机出现类似现象,有必要做些说明。

先说最重要的结论,Glonass星座26号为新型K卫星有些“棘手”问题一、两年内解决不了,有赖接收机厂商修补Bug(我们于2014年7月18日发布的FW0207固件修复了这个问题),仅凭开发者与用户自己是无法解决的。

俄罗斯在轨导航卫星28颗,其中GLONASS-M卫星26颗,GLONASS-K1卫星1颗,提供定位、导航与授时服务的卫星23颗(#GC734维修中),全部为GLONASS-M型号。目前Glonass有新型卫星#26颗(频率-5),但Glonass ICD v5.0官方文件只支持24颗卫星,所以#26卫星Orb Slot重新编号为#20。ICD并不支持#26卫星,GLONASS-K还在测试中(#GC701,Flight Test),不能做导航用。 #25与#27卫星在冷启动时有同样问题。按照卫星系统解码编号(GSV):

GPS 1 ~ 32.
WAAS 33 ~ 64.
GLONASS  65 ~ 96.

某友商模块一直以来支持GPS或Glonass(二选一),第8代新模块支持GPS+Glonass,但常常发生丢星、类似系统崩溃现象,就是因为26号GLONASS-K星原因。而其接收机模块还没有从软件技术上修复这个Bug
 
我们在售模块没有这个问题,客户无需担心、请放心使用。NV08C-CSM较新版本:
NV08C-CSMv4.1硬件采用固件版本FW0408、          
NV08C-CSM v5.0硬件采用固件版本R503/B503。
R503初始设置为 GPS+GLONASS, 可更改设置为 GPS+北斗;

B503初始设置为 GPS+北斗可更改设置为 GPS+GLONASS。

NV08C-CSM 5.1固件默认配置及可设置、可保存:

NV08C-CSM v5.1固件版本0504;
固件版本0504初始设置为GPS+GLONASS,但可以设置为GPS+北斗可保存于EEPROM中;

另外固件版本B504初始设置为GPS+北斗。 

FW 0207、FW0406、FW0408,R503等都没有24颗星之外Glonass-K星问题。

FW0206及以前版本固件(对应硬件NV08C-CSM V3.x、V2.x)没有保护24颗卫星之外的数据结构,只能保存24颗卫星数据。所以解码#26卫星导致损坏内部数据结构,最后FW0206工作起来看起来不稳定(跟踪与导航)。升级固件到FW0207即可解决NV08C-CSMv3.x、v2.x冷启动上述丢星问题。
提示:查设备厂商、型号、固件版本号命令$POVER*5E<CR><LF>,举例结果 $ ALVER ,NVS ,CSM51 ,0504 *73 <CR><LF> 
俄罗斯Glonass在轨卫星运行状态2016年5月18日俄罗斯Glonass在轨卫星运行状态2016年5月18日
从上述实时卫星运行图可以看出,#GC737在维修中,#GC738、#GC725在验证中,#GC714是备用卫星,但同时这些卫星已经终止运行;#GC701在飞行测试中(没有正式纳入“合法”使用)。所以实际上就是冷启动时#GC701影响到Glonass数据结构。当#GC719不可视,冷启动接收机将正常捕获Orb. Slot 20上的#GC701-它与#GC719共Orb. Slot 20,但根本捕获不到。

大家知道以前“星球大战计划”与美国对抗的国家叫苏联,其主要军事技术集中在俄罗斯、乌克兰境内。后来1991年末苏联解体,俄、乌分家。 2014年3月俄罗斯“吞并”乌克兰克里米亚危机,西方国家对俄罗斯进行了制裁,其中包括停止提供GLONASS-K卫星研发所需的抗辐射加固器件,使GLONASS-K卫星的研制受到重大影响。 

2015年3月,俄罗斯航天系统公司(RCS)与信息卫星系统-列舍特涅夫公司(ISS Reshetnev)共同宣布,将研发全部由俄罗斯部件组成的GLONASS-K卫星。俄罗斯航天系统公司首席执行官Andrew Tyulina称:俄罗斯计划尽可能快地在GLONASS卫星上停止使用采购自国外的电子器件,计划在2019年前使GLONASS卫星电子器件的国产化率达到80%。
2014-12-1这次发射的“格洛纳斯-K”卫星是此前“格洛纳斯-M”卫星的升级版本,预期使用寿命由上一代的7年提升至10年,重量由1415千克减少至935千克。 “格洛纳斯-K”卫星将逐步替代俄全球卫星导航系统中运行的“格洛纳斯-M”卫星,以提高导航精确度。

Glonass-K卫星是完全基于非压力式平台的新型卫星, 使用寿命达到十年,该型号卫星完成后,Glonass系统将与GPS不相上下,用户可以使用两套系统。与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz),其中k=1~24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz, 同一颗卫星满足L1/L2=9/7。

负责GLONASS系统卫星研发的俄罗斯信息卫星系统-列舍特涅夫公司CEO称:自主研发GLONASS-K2所需的抗辐射加固器件至少需要1~2年的时间。为此,将继续生产7颗GLONASS-K1卫星,使该型号卫星数量达到9颗,以满足GLONASS系统维持与发展的需要。

Glonass卫星在全球分布DOP还是相当不错的(数值越小信号越好)、误差小,如下图:

Glonass全球DOP 2016年5月18日Glonass全球DOP 2016年5月18日

 

Glonass跟踪性能评估2016年5月18日Glonass跟踪性能评估2016年5月18日

Glonass星座跟踪Glonass星座跟踪

Current values of SC GLONASS code measurements' errors (URE)Current values of SC GLONASS code measurements' errors (URE)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NV08C-CSM融合GPS、Glonass,或是GPS、北斗,获得1.5米准确度(RMS 65%, 卫星信号-135 dBm 24小时平均值)。满足单点定位高精度、伪距差分等应用。 

     海和利 2016.5.18.