GPS信号异常：SVN49或只是冰山一角？

来源： 作者： 时间：2009-7-17 15:05:33 点击：

在GPS联队工程师和承包商解决了GPS卫星SVN49上出现的与高度相关的信号异常问题之后，他们希望关注另外9颗Block IIR和IIR-M卫星。此前，欧洲科学家称这9颗卫星也出现了类似SVN49的问题，但是不太严重。

欧洲空间运行中心（ESOC）导航支持办公室的GNSS工程师Tim Springer和Florian Dilssner在《Inside GNSS》的7/8月期刊登的一篇文章中描述了异常现象的影响及美空军通过更改广播卫星轨道位置与时间来解决该问题的最初尝试。该文章于6月25日发表在该杂志的网站上。

SVN49异常的起因以及某些接收机不能“发现”异常的原因目前已获悉，SVN49异常主要出现在以L1频率发射的信号上。这一结果是由专用辅助端口（称作J2）产生的信号反射引起的。专用辅助端口用于把L5信号馈送给卫星的天线阵。

这些反射产生了一个延迟大约为30纳秒的二级路径信号，从而导致了多径误差的出现。而使用先进多径抑制技术的地面接收机对这一异常现象不够敏感——至少其敏感性要小得多。

在这些讨论中，ESOC工程师得知GPS SVN55和（很可能）其它block IIR与IIR-M卫星搭载了一些连接到辅助端口的电子设备，该辅助端口与用于SVN49的L5信号的是相同的。（独立的消息来源已经向Inside GNSS证实一个保密载荷已经连接到若干卫星的J2端口。尽管如此，这些保密包与SVN49不一样，它们包含一个设计用于消除或减弱二级路径信号的部件。）

假定任何连接到这些辅助端口的电子信号可能引起在观测SVN49所发现的相似类型的信号反射以及对伪距精度的相关干扰，Springer和Dilsner密切关注了所有GNSS卫星的残差，这些卫星用于ESOC对国际GNSS业务（IGS）观测的日常处理。

他们的分析显示出类似SVN49的L1伪距异常现象在若干GPS Block IIR和IIR-M卫星上的确存在，但是其它这些异常现象在规模上要小得多。观测到的最显著残差是SVN55和SVN43的。SVN55的异常现象如图所示。

GPS SVN55伪距残差

该图给出的SVN55异常大约是1米级别，这要比SVN49的4米级别小的多；尽管如此，依赖天底的（卫星透视图）方向图与从SVN49观测到的非常相似。由于异常现象规模非常小，到目前为止这种结果还没有被注意到。

考虑到随着天底角的增加观测的噪声也显著增加，对于零度（即，以地球固定位置观测者的天顶方向观察）天底角，在任何统计分析中都容易忽略1米的偏差。据Springer和Dilssner称，SVN43的异常现象看起来也非常相似。

此外，他们还说，对于SVN41、44、58、59、60和61的信号，异常现象似乎也是存在的。ESOC的工程师分析出19颗Block IIR和IIR-M卫星中有9颗在它们的伪距观测中出现了1米级别的异常现象。

同时，他们分析的11颗Block IIA卫星或18颗俄罗斯的GLONASS有源卫星中没有一颗在伪距观测中出现异常现象的任何征兆。Springer和Dilssner称：“因此，我们怀疑这些出现伪距异常的Block IIR和IIR-M卫星使用了连接到其辅助端口的相同种类的电子设备。”

GPS联队正在从生产厂商和用户团体收集有关SVN49异常对大量GPS产品和应用的影响信息。该研究将用于对是否把卫星设置成健康状态做出决定，如果设置成健康状态，之前需要对信号异常现象进行抑制。